Изкуствен интелект открива, че лекарство против малария може да бъде използвано за лечение на остеопороза

Изследователска група от Пекинския университет, Китай, ръководена от доц. Дженгуей Шей, установява с помощта на изкуствен интелект, че известното лекарство срещу малария – дихидро артемизинин (DHA) може да бъде използвано и в битката срещу остеопорозата. Антималарийното лекарство успява да запази мезенхимните стволови клетки на костния мозък като активира ацетилирането (процес на въвеждане на ацетилова група в молекула) на Histon 3 Lys 9.

Изследователската работа

Началото на проучването е свързано с разработването на алгоритъм на невронна мрежа. Чрез него учените оценяват ефекта на лекарствата върху нивото на активност на гените, за които се предполага, че са свързани с развитието на остеопороза.

Доц. Дженгуей Шей и колегите му създават алгоритъм за задълбочено обучение, който е в състояние да предвиди колко ефективно някои лекарства с малка молекула обръщат промените в генната експресия, свързани с болестта. В настоящото проучване те използват алгоритъма, за да намерят нова стратегия за лечения, която се фокусира върху мезенхимните стволови клетки от костния мозък.

>>>Математически модел предвижда най-ефективното лечение за пациенти с остеопороза 

Като използват вече създадената от тях невронна мрежа, китайските изследователи идентифицират свързани с възрастта промени в активността на 12,300 гена, които имат отношение към образуването и активността на остеобластите (клетките, които образуват костната тъкан).

Авторите на изследването подчертават, че при здравите хора съществува баланс между остеобластите и остеокластите (клетките, които рушат костната структура). Когато обаче остеокластите станат свръхактивни, настъпва загуба на костна маса и се стига до заболяването, известно като остеопороза. Сега най-често лечението е фокусирано върху използването на медикаменти, които забавят активността на остеокластите.

Китайският екип е на мнение, че има и друг подход и той е свързан с клетките, които образуват костната тъкат. Причината е в остеобластите и техните прекурсори – мензехимни (обобщаващ израз за меките тъкани в организма) стволови клетки от костен мозък. При остеопороза тези клетки имат склонност да се променят и да създават мазнини. Могат обаче да бъдат препрограмирани като по този начин помагат за лечението на болестта.

Научната група проучва какво влияние оказват върху тези хиляди гени общо 960 съществуващи в момента лекарства.

Алгоритъмът е приложен върху профила на различно експресирани гени на новородени и на възрастни мишки.

Резултатите от изследването са публикувани в списанието на Американското химическо дружество ACS Central Science.

Резултатите

Наблюдението показва, че активността на остеобластите може да бъде увеличена с помощта на лекарството срещу малария DHA, в основата на което е растение, използвано в китайската медицина.

Това е възможно, защото неговите молекули активират ензима KAT2A в стволовите клетки на костната тъкан.

От опитите с мишки се вижда, че дихидро артемизининът подобрява значително костната тъкан и реално преобръща процеса на загубата й, характерна при развитието на остеопорозата.

Прилагането в продължение на месец и половина на екстракт от DHA на мишки с остеопороза намалява сериозно загубата в бедрените им кости и почти напълно запазва костната им структура.

За да подобрят доставката на лекарството, изследователите правят системата по-стабилна, като инжектират наночастици, заредени с дихидро артемизинин.

Наблюдението показва, че костите на мишките с остеопороза, лекувани с медикамента против малария, са същите като тези на контролната група.

Няма индикации и за токсичност.

Учените продължават тестовете и разбират, че DHA си взаимодейства със стволовите клетки от костен мозък и успяват да произведе повече остеобласти.

Именно това, казват изследователите, показва, че дихидро артемизининът е обещава за лечението на остеопорозата.