Группа исследователей под руководством ученых из Школы стоматологии и больницы Пекинского университета и Международного онкологического центра Пекинского университета использовала ранее разработанный алгоритм глубокого обучения, чтобы предсказать, насколько эффективно различные низкомолекулярные лекарственные препараты могут обратить вспять определенные изменения в экспрессии генов при остеопорозе.
Ученые сосредоточились на мезенхимальных стволовых клетках костного мозга (МСК). Команда использовала искусственный интеллект для изучения профилей новорожденных и пожилых мышей и определила дигидроартемизинин (ДГК) как соединение с самым высоким рейтингом. Соединение ДГК было получено из азиатского растения Artemisia annua L., известного как сладкая полынь, которое используется в традиционной китайской медицине более 2000 лет.
Мезенхимальные стволовые клетки костного мозга могут превратиться в остеобласты, отвечающие за образование костной ткани. Однако при остеопорозе происходит изменение этих стволовых клеток, и вместо превращения в остеобласты, они становятся клетками, производящими жир. Из-за этого начинают доминировать клетки-разрушители, остеокласты, и костная масса теряется. Потому ученые искали способы восстановить функции стволовых клеток костного мозга.
В исследовании на мышах наночастицы, нагруженные дигидроартемизинином, вводили животным с остеопорозом в течение шести недель. По истечении этого периода лечение значительно снизило ожидаемую потерю костной массы и почти полностью сохранило костную структуру. Для увеличения эффективности были созданы наночастицы из мезопористого кремнезема, которые были связаны с алендронатом, направленным на укрепление костей.
В ходе дальнейших испытаний команда определила, что ДГК взаимодействует с МСК костного мозга, гарантируя, что эти клетки продолжают развиваться в остеобласты. Соединение было нетоксичным, что делает его многообещающим безопасным и эффективным методом лечения остеопороза. Особенно с учетом того, что современные лекарства от остеопороза, такие как эстрогены и бисфосфонаты, в основном нацелены на дефицит гормонов или резорбцию кости, но не восстанавливают напрямую жизнеспособность мезенхимальных стволовых клеток костного мозга.
Искусственный интеллект все чаще используется в медицинских исследованиях — для преобразования существующих лекарств и разработки новых методов лечения. Применение ИИ в поиске лекарств не только эффективно с точки зрения затрат, но и сильно ускоряет этот процесс, что важно для быстрого одобрения жизненно важных новых препаратов. ИИ уже помог разработать методы лечения обсессивно-компульсивного расстройства и идиопатического легочного фиброза, которые сейчас проходят клинические испытания.
