Team Gebruikt AI en Robotica om Ruggengraatletsels te Behandelen

Een team van onderzoekers aan de Rutgers University heeft kunstmatige intelligentie (AI) en robotica gebruikt om therapeutische eiwitten te formuleren. Het team kon een enzym succesvol stabiliseren dat weefsel littekenweefsel als gevolg van ruggengraatletsels kan afbreken. Het kan ook weefselregeneratie bevorderen. 

De studie werd gepubliceerd in Advanced Healthcare Materials. 

Stabilisatie van het Enzym

Het enzym dat door het team werd gestabiliseerd is Chondroitinase ABS (ChABC).

Adam Gormley is de hoofdonderzoeker van het project en een assistent-professor in bio-medische techniek aan de Rutgers School of Engineering (SOE) aan de Rutgers University-New Brunswick.

“Deze studie vertegenwoordigt een van de eerste keren dat kunstmatige intelligentie en robotica zijn gebruikt om zeer gevoelige therapeutische eiwitten te formuleren en hun activiteit met zo’n grote hoeveelheid te verlengen. Het is een grote wetenschappelijke prestatie,” zei Gormley. 

Volgens Gormley is een deel van zijn motivatie om dit werk te voltooien afkomstig van een persoonlijke verbinding met ruggengraatletsel.

“Ik zal nooit vergeten dat ik in het ziekenhuis was en leerde dat een dichte collega van de universiteit waarschijnlijk nooit meer zou lopen na verlamd te zijn vanaf de taille na een mountainbike-ongeluk,” zei Gormley. “De therapie die we ontwikkelen, kan mensen zoals mijn vriend mogelijk helpen om de littekens op hun ruggengraat te verminderen en hun functie terug te krijgen. Dit is een geweldige reden om ‘s ochtends wakker te worden en te vechten om de wetenschap en de potentieel therapie verder te ontwikkelen.”

Bevordering van Weefselregeneratie

Shashank Kosuri is een doctoraal student in bio-medische techniek aan de Rutgers SOE en een van de eerste auteurs van de studie. 

Kosuri benadrukt dat ruggengraatletsels een negatieve invloed kunnen hebben op de psychologische, fysieke en socio-economische welzijn van patiënten en hun families. Na een van deze letsels treedt een secundaire cascade van ontsteking op, waardoor dicht littekenweefsel ontstaat. 

ChABC kan littekenweefselmoleculen afbreken en weefselregeneratie bevorderen, maar het is zeer onstabiel bij de lichaamstemperatuur van de mens (98,6° F). Bij deze temperatuur verliest het alle activiteit binnen een paar uur. 

Synthetische copolymeren kunnen rond ChABC worden gewikkeld en stabiliseren in vijandige micro-omgevingen. De onderzoekers stabiliseerden het enzym door een AI-gestuurde benadering te gebruiken met behulp van liquid handling-robotica om copolymeren te synthetiseren en te testen op hun vermogen om ChABC te stabiliseren en de activiteit te behouden bij 98,6° F. 

De onderzoekers slaagden erin om verschillende copolymeren te identificeren die goed presteerden, en één copolymeer behield 30% van het enzym gedurende maximaal een week. Deze resultaten kunnen grote implicaties hebben voor de toekomstige zorg voor ruggengraatletsels.