Исследователи из Национального университета Сингапура разработали передовой рабочий процесс, интегрирующий искусственный интеллект и молекулярное моделирование для ускоренного поиска потенциальных лекарственных средств, способствующих заживлению диабетических ран. В результате проведенных исследований в качестве наиболее перспективного кандидата была определена фолиевая кислота. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano Medicine.
Диабетические раны, в частности язвы на стопах, представляют собой серьезную клиническую проблему из-за комплексного нарушения множества биологических процессов, включая воспаление, регенерацию тканей и клеточный рост. Это затрудняет идентификацию существующих терапевтических агентов, способных эффективно стимулировать заживление.
Команда ученых применила новаторскую методологию. Их подход объединил анализ научной литературы с помощью ИИ, компьютерное моделирование на молекулярном уровне и последующие лабораторные эксперименты. Этот комплексный метод позволил протестировать около 3 тыс. препаратов, сократив время от этапа изучения литературы до лабораторных испытаний более чем на 70%.
Вместо традиционного поэтапного изучения отдельных препаратов или белков, исследователи сопоставили 2989 существующих лекарственных средств с 8739 белками, вовлеченными в патогенез диабетических ран. Искусственный интеллект был использован для анализа обширной научной литературы, чтобы выявить потенциальное влияние различных препаратов на эти белки.
Далее, с помощью методов вычислительной химии, были детально изучены взаимодействия между наиболее перспективными молекулами лекарств и целевыми белками на молекулярном уровне. Этот многоступенчатый процесс позволил сузить круг поиска с миллионов возможных комбинаций до 35 потенциальных лекарственных средств и 50 ключевых белков для дальнейшего углубленного анализа.
В числе самых перспективных кандидатов специалисты выделили фолиевую кислоту. Несмотря на ее широкую известность как пищевой добавки, ее терапевтический потенциал в лечении диабетической стопы ранее не исследовался в полной мере. Лабораторные эксперименты с использованием клеток кожи показали, что фолиевая кислота значительно ускоряет процесс заживления ран по сравнению с контрольными группами, подтверждая прогнозы, сделанные с помощью ИИ и молекулярного моделирования.
В целом, предложенный комплексный подход продемонстрировал заметное сокращение затрат времени (более 70%) на этапе от анализа литературы до лабораторной верификации по сравнению с традиционными методами. Это подчеркивает значительный потенциал вычислительных моделей для перепрофилирования лекарств и разработки новых терапевтических стратегий, направленных на снижение риска осложнений при диабетической стопе.
Ключевое преимущество разработанного процесса — четкое распределение функций между его компонентами. ИИ эффективно обрабатывает огромные объемы опубликованных исследований для идентификации потенциальных биологических мишеней. Затем методы вычислительной химии определяют вероятность взаимодействия препарата с белком на молекулярном уровне. Интеграция этих данных позволяет сформировать ранжированный список кандидатов, которые затем проходят лабораторную проверку для подтверждения прогнозов на уровне живых клеток.
Ранее Наука Mail рассказала про неожиданную причину развития диабета.
