Tutkimusryhmä käyttää tekoälyä ja robotiikkaa selkäydinvammojen hoitoon

Rutgersin yliopiston tutkimusryhmä on käyttänyt tekoälyä ja robotiikkaa terapeuttisten proteiinien kehittämiseen. Ryhmä onnistui stabiloimaan entsyymia, joka voi hajottaa arpeenmuodostumia, jotka johtuvat selkäydinvammasta. Se voi myös edistää kudosten uudistumista.

Tutkimus julkaistiin Advanced Healthcare Materials -julkaisussa.

Entsyymien stabiloiminen

Ryhmän stabiloima entsyymi on Kondroitiinaasi ABC (ChABC).

Adam Gormley on hankkeen vastuututkija ja biolääketieteellisen tekniikan apulaisprofessori Rutgersin yliopiston New Brunswickin kampuksen School of Engineering (SOE) -yksikössä.

“Tämä tutkimus edustaa yhtä ensimmäisistä kertaa, jolloin tekoälyä ja robotiikkaa on käytetty erittäin herkkien terapeuttisten proteiinien formulointiin ja niiden aktiivisuuden huomattavaan pidentämiseen. Se on merkittävä tieteellinen saavutus”, Gormley sanoi.

Gormleyn mukaan osa motivaatiosta tämän työn tekemiseen tulee henkilökohtaisesta yhteydestä selkäydinvammaan.

“En voi koskaan unohtaa ollessani sairaalassa ja oppineeni, että läheinen yliopistoystäväni luultavasti ei koskaan pystyisi kävelemään jälleen, kun hän oli halvaantunut vyötärön alapuolelta maastopyöräilyonnettomuuden jälkeen”, Gormley sanoi. “Hoito, jota kehitämme, saattaa joskus auttaa ihmisiä, kuten ystävääni, vähentämään arpea selkäytimessään ja palauttamaan toimintakykynsä. Tämä on loistava syy herätä aamulla ja taistella tieteen ja mahdollisen hoidon puolesta.”

Kudosten uudistumisen edistäminen

Shashank Kosuri on biolääketieteellisen insinööritieteellisen tohtorikoulutuksen opiskelija Rutgersin yliopistossa ja tutkimuksen pääkirjoittaja.

Kosuri korostaa, että selkäydinvammat voivat vaikuttaa negatiivisesti potilaiden ja heidän perheidensä psyykkiseen, fyysiseen ja sosioekonomiseen hyvinvointiin. Tämän kaltaisen vamman jälkeen tapahtuu toissijainen tulehdusreaktio, josta seuraa tiheä arpeenmuodostuma.

ChABC pystyy hajottamaan arpeenmolekyylejä ja edistämään kudosten uudistumista, mutta se on erittäin epävakaa ihmisruumiin lämpötilassa (98,6 °F). Tässä lämpötilassa se menettää kaiken toimintakykynsä muutamassa tunnissa.

Synteettiset kopolymeerit voivat kietoutua ChABC:n ympärille ja stabiloida sen epäedullisissa mikroympäristöissä. Tutkijat stabiloivat entsyymia käyttämällä tekoälyohjattua lähestymistapaa, jossa käytettiin nestekäsittelyrobotiikkaa kopolymeerien syntetisointiin ja testaamiseen ChABC:n stabiloimiseksi ja sen toiminnan ylläpitämiseksi 98,6 °F lämpötilassa.

Tutkijat onnistuivat tunnistamaan useita kopolymeerejä, jotka suorittivat hyvin, ja yksi kopolymeeri säilytti noin 30 % entsyymin aktiivisuudesta jopa yhden viikon ajan. Nämä tulokset voivat olla merkittäviä selkäydinvammojen tulevaisuuden hoidossa.