Искусственный интеллект поможет найти новые способы лечения заболеваний сердца
Ученые Института цитологии РАН совместно с коллегами из Калифорнии и Национальный медицинский исследовательский центр имени Алмазова разработали подход для поиска соединений, способных восстанавливать комплексные нарушения в генных регуляторных сетях при приобретенных пороках сердца.
При помощи алгоритмов машинного обучения авторы выявили ряд низкомолекулярных соединений-кандидатов, которые потенциально могут корректировать комплексные нарушения работы сотен генов при пороках аортального клапана. Ученые проверили эффект этих соединений на клетках, полученных у пациентов с заболеванием клапана аорты и на индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (iPSC), моделирующих это заболевание. При помощи методов транскриптомики (количественного анализа экспрессии генов в одной клетке) авторы оценили, насколько соединения-кандидаты могут восстановить нормальной паттерн активности генома в этих клетках.
«Если описывать процесс простыми словами, то сначала компьютер из огромного количества данных выбрал несколько соединений, которые были потенциально применимы для подавления патологического процесса, потом американские ученые проверили указанные компьютером вещества на сложной клеточной модели и по результатам еще сузили поиск. После этого американцы обратились к нам, так как в нашей лаборатории мы умеем работать с клетками от тех самых пациентов, для которых ищут лекарство. Это довольно сложные культуры, которые есть всего в нескольких лабораториях в мире. Мы получаем эти клетки в сотрудничестве с врачами НМИЦ им. В.А. Алмазова. Мы протестировали выбранные вещества, и одно из них наиболее эффективно приводило поврежденные гены больных клеток к здоровому состоянию. Это вещество было проверено затем на мышах уже в США, и американцы подтвердили его эффективность в лечении заболевания», – рассказывает заведующая лабораторией регенеративной биомедицины ИНЦ РАН Анна Малашичева.
Ученые обнаружили соединение XCT790, способное возвращать регуляторную сеть клеток к нормальному состоянию. В будущем доклинические исследования XCT790 будут продолжаться, и авторы надеются, что это вещество перейдет к клиническим испытаниям. На его основе может быть разработан первый терапевтический препарат для лечения кальцификации аортального клапана. На сегодняшний день лечение этого заболевания возможно только путем хирургической замены клапана каждые 5-7 лет. (в России ежегодно делают около 10 000 операций по замене клапана). Доклинические испытания XCT790 на мышах уже показали, что это вещество эффективно в лечении кальцификации аортального клапана и не вызывает существенных побочных эффектов.
Классические подходы в разработке лекарственных препаратов позволяют протестировать их только против ограниченного числа конкретных молекул-мишеней. В отличие от них, подход, использованный для поиска XCT790, позволяет оценивать комплексный эффект соединений на регуляторные сети. Адаптация этого подхода для других комплексных заболеваний поможет более эффективно разрабатывать новые лекарственные препараты.
Научная статья исследователей Института цитологии РАН, Санкт-Петербургского университета, Национального медицинского исследовательского центра имени В.А. Алмазова, Университета Калифорнии в Сан-Франциско и Институтов Гладстона опубликована в журнале Science.
