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 z powodzeniem ustabilizować enzym, który może rozkładać tkanki bliznowate powstałe w wyniku urazów rdzenia kręgowego. Może również promować regenerację tkanek.

Badanie zostało opublikowane w Advanced Healthcare Materials.

Stabilizacja enzymu

Enzym ustabilizowany przez zespół to Chondroitinase ABC (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 którym sztuczna inteligencja i robotyka zostały wykorzystane do sformułowania wysoko wrażliwych terapeutycznych białek i przedłużenia ich aktywności o tak dużą ilość. Jest to duże osiągnięcie naukowe”, powiedział Gormley.

Według Gormley, część jego motywacji do ukończenia tej pracy wynika z osobistego związku z urazem rdzenia kręgowego.

„Nigdy nie zapomnę, jak byłem w szpitalu i dowiedziałem się, że bliski przyjaciel z college’u najprawdopodobniej nigdy nie będzie chodził po wypadku rowerowym, 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 rozwój nauki i potencjalnej terapii.”

Promowanie regeneracji tkanek

Shashank Kosuri jest doktorantem inżynierii biomedycznej w Rutgers SOE i jednym z głównych autorów badania.

Kosuri podkreśla, że urazy rdzenia kręgowego mogą negatywnie wpłynąć na stan psychiczny, fizyczny i społeczno-ekonomiczny pacjentów i ich rodzin. Po jednym z tych urazów następuje wtórna kaskada stanów zapalnych, co prowadzi do powstania gęstej tkanki bliznowatej.

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

Syntetyczne kopolimery mogą otoczyć ChABC i ustabilizować je w nieprzyjaznym środowisku. Badacze ustabilizowali enzym, wykorzystując podejście oparte na sztucznej inteligencji z użyciem robotów do manipulowania cieczami w celu syntezowania i testowania zdolności kopolimerów do ustabilizowania ChABC i utrzymania jego aktywności w 98,6°F.

Badacze zidentyfikowali kilka kopolimerów, które działały dobrze, a jeden kopolimer utrzymał około 30% aktywności enzymu przez okres do tygodnia. Te wyniki mogą mieć duże implikacje dla przyszłej opieki nad urazami rdzenia kręgowego.