Ученые переложили на роботов «черную работу» по поиску вечной жизни — Naked Science
9 минут
ФизТех

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.
ФизТех
212 статей
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.
Вчера, 21:06
5 минут
Мария Кривоченко

Им удалось найти среду, где вырабатываются новые костные и иммунные клетки. Оказалось, для поддержания этой среды необходимо постоянное движение, например регулярные тренировки.

Вчера, 20:10
8 минут
Мария Азарова

Американский ученый взялся понять, на чем основан стереотип об атеистах как аморальных людях, и узнать, чем их моральные ценности отличаются от таковых у верующих.

Вчера, 21:03
5 минут
Илья Ведмеденко

По данным информированного источника, новый российский танк смог самостоятельно, без участия членов экипажа, найти и распознать цель.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

23 февраля
4 минуты
Виктория Сафронова

Звук — шум от передвижения марсохода — записан одним из его микрофонов.

22 февраля
5 минут
Илья Ведмеденко

Новое видео демонстрирует использование новейшего российского разведывательно-ударного БПЛА «Орион» на территории Сирии. Ранее этот комплекс приняли на вооружение.

27 января
6 минут
Василий Парфенов

Интересным наблюдением поделились сотрудники Чернобыльского радиационно-экологического биосферного заповедника. Они уже более трех лет следят за жизнью стада одичавших коров, поведение которого сильно отличается от того, что можно наблюдать у домашних сельскохозяйственных животных.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

2 февраля
44 минуты
Александр Березин

В научном журнале The Lancet появились итоги клинических испытаний «Спутника-V», и на первый взгляд эта публикация — триумф. Российская вакцина показала эффективность выше, чем у Pfizer и Moderna. Увы, на этом хорошие новости закончились. Плохих две.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: