Zespół wykorzystuje sztuczną inteligencję i robotykę do leczenia urazów rdzenia kręgowego

Zespół badaczy z Rutgers University wykorzystał sztuczną inteligencję (AI) i robotykę do sformułowania terapeutycznych białek. Zespół był w stanie pomyślnie ustabilizować enzym, który może rozkładać tkanki bliznowate powstałe w wyniku urazów rdzenia kręgowego. Może on również promować regenerację tkanek. 

Badanie zostało opublikowane w Advanced Healthcare Materials. 

Stabilizacja enzymu

Enzym, który został ustabilizowany przez zespół, to Chondroitinase ABS (ChABC).

Adam Gormley jest głównym badaczem projektu i asystentem profesora inżynierii biomedycznej w Rutgers School of Engineering (SOE) na Rutgers University-New Brunswick.

“To badanie reprezentuje jeden z pierwszych przypadków, w których sztuczna inteligencja i robotyka zostały wykorzystane do sformułowania wysoko wrażliwych terapeutycznych białek i przedłużenia ich działania o tak dużą ilość. To jest duże osiągnięcie naukowe,” powiedział Gormley. 

Według Gormleya, część jego motywacji do ukończenia tej pracy wynika z osobistej więzi z urazem rdzenia kręgowego.

“Nigdy nie zapomnę, jak byłem w szpitalu i dowiedziałem się, że bliski przyjaciel z college’u prawdopodobnie nigdy nie będzie chodził po wypadku na rowerze górskim, który spowodował paraliż od pasa w dół,” powiedział Gormley. “Terapia, którą rozwijamy, może kiedyś pomóc ludziom takim jak mój przyjaciel zmniejszyć bliznę na ich rdzeniu kręgowym i odzyskać funkcje. To jest wielki powód, aby wstać rano i walczyć o dalszy rozwój nauki i potencjalnej terapii.”

Promowanie regeneracji tkanek

Shashank Kosuri jest doktorantem inżynierii biomedycznej w Rutgers SOE i współautorem badania. 

Kosuri podkreśla, że urazy rdzenia kręgowego mogą negatywnie wpłynąć na stan psychiczny, fizyczny i socio-ekonomiczny pacjentów i ich rodzin. Po jednym z tych urazów następuje wtórny proces zapalny, który produkuje gęste tkanki bliznowate. 

ChABC jest w stanie rozkładać molekuły tkanek bliznowatych i promować regenerację tkanek, ale jest bardzo niestabilny w temperaturze ciała ludzkiego (98,6° F). W tej temperaturze traci wszystką aktywność w ciągu kilku godzin. 

Syntetyczne kopolimery mogą otoczyć ChABC i ustabilizować go w nieprzyjaznym środowisku. Badacze ustabilizowali enzym, wykorzystując podejście oparte na sztucznej inteligencji, które obejmuje robotykę do obsługi cieczy w celu syntezy i testowania zdolności kopolimerów do ustabilizowania ChABC i utrzymania jego aktywności w 98,6° F. 

Badacze byli w stanie zidentyfikować kilka kopolimerów, które działały dobrze, a jeden kopolimer utrzymywał 30% enzymu przez tydzień. Te wyniki mogą mieć duże implikacje dla przyszłej opieki nad urazami rdzenia kręgowego.