Как искусственный интеллект может помочь в поисках вечной молодости
Аргентина Телеграм-канал "Новости Аргентины"
Поиск эликсира жизни присущ человечеству. Если в древнегреческой мифологии рассказывалось о том, как Зевс отравил титана Кроноса, своего отца, чтобы добиться бессмертия, то в современной физике рассматриваются менее жестокие способы манипулирования временем в нашу пользу. "Группа ученых из калифорнийской компании Integrated Biosciences в сотрудничестве с исследователями из Гарвардского университета и Массачусетского технологического института (MIT) в США сделала еще один шаг на этом пути, Название опубликованного ими исследования - "Discovering small-molecule senolytics with deep neural networks" - может показаться сложным, и, возможно, именно поэтому после того, как в мае этого года исследование было подробно описано в статье в журнале Nature Aging, его распространение еще не вышло за пределы академических кругов. Но что удалось сделать ученым, упрощая объяснение, так это использовать искусственный интеллект (ИИ) для поиска потенциальных лекарств, способных замедлить старение наших клеток и тем самым бороться с такими заболеваниями, как фиброз, опухоли, воспаления и остеоартрит. "В тексте работы их результаты описываются следующим образом: "Мы обучили модели глубокого обучения на основе результатов анализа малых молекул на сенолитическую активность и применили наши модели для обнаружения структурно разнообразных соединений". "Поиск нового лекарства - это как поиск иголки в стоге сена, - рассказывает BBC News Brasil американский физик и математик Феликс Вонг, биофизик, ведущий автор исследования и один из основателей компании Integrated Biosciences.""Поиск нового лекарства - это как поиск иголки в стоге сена, - говорит он BBC News Brasil. В нашем случае стог сена состоит из всех потенциальных химических соединений, которые уже созданы или могут быть разработаны". Используя искусственный интеллект, Вонг смог проверить, как более 800 000 вариантов химических растворов реагируют с потенциальными препаратами, способными выбирать и уничтожать стареющие клетки, известные как "клетки-зомби" организма, которые приводят к процессам старения. "В конце эксперимента его команде удалось выявить три потенциальных препарата, которые теоретически могут достичь подобного эффекта. Если бы мы рассматривали все, т.е. изучали каждое соединение по отдельности, это потребовало бы значительных усилий, поскольку стог сена был бы практически бесконечным", - говорит Вонг. "Мы используем искусственный интеллект для более эффективного поиска в этом стоге сена, заставляя машину предсказывать, какие из этих лекарств-кандидатов с наибольшей вероятностью сработают". Выступая в журнале Nature Aging, биофизик Эндрю Рутенберг, профессор Университета Далхаузи (Канада), отметил эту методику как главное отличие исследования. "В этой впечатляющей работе используются методы машинного глубокого обучения для изучения разнообразных молекулярных структур и использования их в качестве новых сенолитиков". "Авторы показывают, как химическая информатика может быть использована для создания новых перспективных препаратов против старения, затем тестируют их и делятся деталями своего программного обеспечения, чтобы помочь ускорить будущие молекулярные открытия". "Эксперимент начался с подготовки машины, которая позволит его провести. Сначала ученые протестировали около 2400 соединений, чтобы оценить их потенциал в качестве потенциальных убийц клеток-зомби. Затем собранные данные были введены в программное обеспечение. "ИИ" был использован для поиска лучших кандидатов на антивозрастные препараты из более чем 800 тыс. вариантов. "Робот может тестировать все альтернативы одновременно в поисках наиболее эффективного препарата. На научном жаргоне этот этап эксперимента проводился "in silico", т.е. в цифровой среде. "С помощью скрининга искусственного интеллекта было получено 216 соединений. Из них 25 показали высокую сенолитическую активность, то есть высокую эффективность в уничтожении клеток-зомби. "Дальнейшие лабораторные эксперименты позволили сузить список до трех возможных препаратов. Один из них был испытан на 80-летней мыши. "Ученые обнаружили снижение биомаркеров старения, т.е. количества "зомби" в почках грызуна". "По мнению Вонга, это "указывает на то, что соединение может эффективно снижать старение клеток у живых животных". "Пока что три тестовых раствора называются BRD-K20733377, BRD-K56819078 и BRD-K44839765. Сложные аббревиатуры, которые звучат как этикетка лабораторной бутылки. "Но однажды они могут позволить нам всем жить дольше и здоровее", - надеется Вонг. "При отборе соединений с помощью искусственного интеллекта одним из основных факторов, принимаемых во внимание, были вероятные побочные эффекты лекарств. Мы используем компьютеры в биологических экспериментах уже более 50 лет, но искусственный интеллект продвинулся настолько, что теперь можно проводить эксперименты такого масштаба", - рассказывает BBC бразильский биолог Алине Мартинс. "Она является научным сотрудником Исследовательского института Скриппса в Сан-Диего (Калифорния), где проводит исследования с использованием искусственного интеллекта для поиска более эффективных биомаркеров (биологических соединений, способных обнаружить и тем самым помочь в профилактике)". "Мартинс, которая не входит в число авторов исследования, с энтузиазмом восприняла работу своих коллег, поскольку она "во многом доказала, как тысячи существующих веществ с активными принципами, описанными в научной литературе, могут быть повторно использованы для борьбы со старением". Она также подчеркивает, что это "то, что было бы невозможно сделать на людях или в лаборатории, не используя эту кремниевую среду". Сенильные клетки не обязательно вредны для нашего организма. Напротив, они выступают в качестве естественного противоракового механизма. "Предотвращая деление поврежденных клеток, этот процесс снижает вероятность того, что клетки выйдут из-под контроля и станут раковыми, - говорит Феликс Вонг, - но они также являются причиной старения и, если присутствуют постоянно, приводят к таким заболеваниям, как остеоартрит, воспаление или даже рак". "Сегодня мы ищем сбалансированный сенолитик, способный приостановить процессы старения, но не запускающий еще более вредные и токсичные последствия этого процесса", - говорит Алин Мартинс. "Мы следуем обрядам науки. В перспективе мы надеемся провести испытания на людях, чтобы с помощью этих соединений увеличить продолжительность нашей жизни за счет уничтожения вредных для нас субпопуляций стареющих клеток". "Древний китайский миф, датируемый II веком до н.э., повествует о лучнике Хоу И, который, совершив героический поступок, спас свой народ и получил от богини Сиванму эликсир жизни. Однако однажды его жена Чанъэ выпила божественный коктейль, чтобы не дать вору украсть его. Благодаря этому она обрела бессмертие и, согласно легенде, улетела на Луну, где и живет по сей день. "На пути ли Вонг и его команда к открытию эликсира жизни? Сам ученый считает, что это не так. "Сенесценция (процесс старения клеток) - это только один из аспектов созревания. Поэтому, по его мнению, эти препараты, даже в случае успеха, не станут "фонтаном молодости". Для этого нам придется сосредоточиться и на других этапах процесса старения, таких как истощение стволовых клеток". Таким образом, речь идет о поиске путей не к бессмертию, а к долгой и в то же время здоровой жизни. Потому что, с точки зрения как физики, так и философии, бессмертие недостижимо. "Как сказал недавно в интервью BBC News Brazil итальянский физик Гвидо Тонелли: "Ничто не вечно, любая структура материи, будь то человек, звезда, галактика, по своей сути хрупка. Рано или поздно все заканчивается".