Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
03.12.2016
ФизТех
95

Ученые переложили на роботов «черную работу» по поиску вечной жизни

Разработанный алгоритм GeroScope для поиска геропротекторов, — средств, увеличивающих продолжительность жизни, — сэкономит ученым месяцы работы.

Ученые переложили на роботов «черную работу» по поиску вечной жизни
Ученые переложили на роботов «черную работу» по поиску вечной жизни

Российские ученые из МФТИ в коллаборации с компанией Инсилико Медицин по заказу Центра биогеронтологии и регенеративной медицины разработали алгоритм GeroScope для поиска геропротекторов, — средств, увеличивающих продолжительность жизни, — и провели проверку найденных с его помощью десяти веществ. Работа опубликована в американском рецензируемом журнале Aging.

На процесс создания лекарств уходят годы напряжённой работы и миллионы долларов. Особенно если ищется средство по борьбе со старением, многофакторным биологическим механизмом изменения организма. Благодаря компьютерному моделированию можно существенно сократить сроки и стоимость разработки.

«Старение населения — одна из глобальных проблем, стоящих перед человечеством. Разработка эффективных подходов для создания геропротекторов и их валидация применительно к человеку — актуальный вызов для биомедицины. Мы предложили возможный подход, приближающий нас к решению этой задачи», — прокомментировал член-корреспондент РАН и заведующий Лабораторией генетики старения и долголетия МФТИ Алексей Москалёв.

Ранее был создан алгоритм Oncofinder, который ориентирован на изучение и анализ значений активации молекулярных путей на основе  сравнения экспрессии генов в раковых и не раковых клетках, а также на уровне образца ткани пациентов. На его основе исследователи разработали алгоритм GeroScope, который позволяет сравнивать изменения в клетках молодых и старых пациентов и осуществлять поиск препаратов с минимальными побочными эффектами, которые компенсируют эти изменения. 

Для этого были проанализированы транскриптомные данные (информация, которая считывается с ДНК и переходит в РНК) у молодых (возраст доноров 15–30 лет) и старых (доноры старше 60 лет) образцов клеток. На основе полученных данных с помощью компьютерного моделирования учёные смогли построить молекулярные пути, ассоциированные со старением. Молекулярные пути — это последовательность реакций, которые ведут к изменениям в клетке. Самые распространённые молекулярные пути участвуют в обмене веществ, передаче сигналов. GeroScope произвёл моделирование молекулярных путей и анализ реакций клетки на различные вещества. Выбрав из базы данных геропротекторных лекарств 70 соединений, учёные с помощью нового алгоритма выявили 10 веществ, которые могли обладать геропротекторными свойствами в соответствии с моделью.

Системой GeroScope были проанализированы ткани молодых и старых пациентов, а также клеточные линии. Для экспериментального подтверждения работы алгоритма учёные взяли стволовые клеточные линии фибробластов (клетки соединительной ткани) человека. Исследовались два эффекта: «омолаживание» клеток и продление жизнеспособности.

В начале эксперимента были измерены параметры жизнеспособных  клеток: оценены размер, форма и сложность внутреннего строения клетки и др. Далее клетки смешивались с испытуемым веществом и средой жизнеобеспечения и поддерживались в таком состоянии 6, 12 и 18 дней. После чего были измерены те же параметры, что и в начале эксперимента, а также  уровень ассоциированной β‑галактозидазы, которая считается одним из маркеров старения.

По итогам эксперимента исследуемые 10 веществ, отобранные на этапе компьютерного моделирования, показали различные результаты. Например, NDGA не влияет на омоложение, но сокращает продолжительность жизни, Myricetin слегка омолаживает, но сильно подрывает продолжительность жизни, EGCG — сильный омолаживающий, но резко сокращает продолжительность жизни. NAC — совсем лёгкое омоложение, но резкое увеличение продолжительности жизни, PD-98059 — сильный и тот, и другой эффект.

Предсказания, сделанные с помощью компьютерного моделирования, подтвердились в клеточных культурах человеческих фибробластов для нескольких веществ: PP-98059, NAC, Myricetin и EGCG. Некоторые из этих препаратов уже активно продаются как БАДы.

«Для компьютерного моделирования это очень хороший результат. У фармацевтической индустрии  92% препаратов, которые прошли испытания на животных, проваливаются в клинических испытаниях. Возможность моделировать биологические эффекты с такой точностью — это прорыв. PD-98059 и NAC показали себя самыми сильными геропротекторами. Мы надеемся, что некоторые из этих препаратов будут в ближайшее время опробованы на людях с применением биологически-значимых биомаркеров старения», — прокомментировал Александр Жаворонков, к.ф.-м.н, заведующий лабораторией регенеративной медицины ФНКЦ Детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Д. Рогачева, адъюнкт-профессор МФТИ, глава компании Инсилико Медицин (Центр прорывных технологий, Johns Hopkins University). 

Таким образом, учёные создали и провели экспериментальную проверку алгоритма GeroScope для поиска геропротекторов. Была показана высокая корреляция работы алгоритма с экспериментальными данными. В дальнейшем GeroScope будет использован для поиска ещё неизвестных веществ с геропротекторными эффектами.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
26 ноября
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

Позавчера, 11:31
Сергей Васильев

Биологи впервые определили природный путь синтеза кокаина и перенесли соответствующие гены в растения табака, «научив» их производить небольшие количества наркотика.

Вчера, 09:30
РНФ

Российские ученые предложили новый метод синтеза аминов (производных аммиака), во время которого не выделяются вредные вещества и не требуются дорогие катализаторы. Используемый восстановитель — реагент, отдающий свои электроны во время реакции, — изготавливается из дешевых отходов химического производства; подход авторов также позволяет получить в качестве побочного продукта фосфаты, полезные как удобрения для сельского хозяйства. Так как амины входят в состав многих лекарств, красителей и пестицидов, это открытие поможет уменьшить их стоимость.

26 ноября
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

26 ноября
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

1 ноября
Анна Новиковская

Когда мы представляем взаимодействие неандертальцев с нашими предками, первобытными людьми, то обычно думаем об агрессивных стычках и конкуренции на охоте. Однако теперь ученые выяснили, что два вида людей взаимодействовали на протяжении как минимум 200 тысяч лет — это слишком долгий срок для активных военных действий, но достаточный для постепенного «растворения» одного вида в другом.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: