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 was in staat om een enzym te stabiliseren dat weefsel littekens kan afbreken die het gevolg zijn van ruggengraatletsels. Het kan ook weefselregeneratie bevorderen.

De studie werd gepubliceerd in Advanced Healthcare Materials.

Stabilisatie van het Enzym

Het enzym dat door het team is 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) van 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 komt een deel van zijn motivatie om dit werk af te maken uit een persoonlijke verbinding met ruggengraatletsel.

“Ik zal nooit vergeten dat ik in het ziekenhuis was en hoorde dat een collega uit mijn studietijd waarschijnlijk nooit meer zou lopen na een mountainbike-ongeluk waarbij hij vanaf zijn middel verlamd was,” zei Gormley. “De therapie die we ontwikkelen, kan mensen zoals mijn vriend misschien ooit helpen om de littekens op hun ruggengraat te verminderen en hun functie terug te krijgen. Dit is een geweldige reden om ‘s ochtends op te staan en te vechten om de wetenschap en de mogelijke 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 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 dergelijk letsel 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 zich om ChABC heen wikkelen en het stabiliseren in vijandige micro-omgevingen. De onderzoekers hebben het enzym gestabiliseerd door een AI-gestuurde aanpak te gebruiken met behulp van liquid handling-robotica om de synthese en het testen van de mogelijkheid van copolymeren om ChABC te stabiliseren en de activiteit ervan bij 98,6° F te behouden.

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