人工智能有助于抵抗肌肉萎縮和延緩衰老

2022年12月,一家名為"生物實(shí)驗(yàn)室"的公司公布了一項(xiàng)關(guān)于一種能夠預(yù)防老年人肌肉萎縮或肌肉力量和質(zhì)量喪失的藥物的研究結(jié)果。

人們?cè)絹?lái)越需要減緩衰老過(guò)程。世界人口正在老齡化根據(jù)一項(xiàng)估計(jì),8000萬(wàn)人會(huì)在2024年達(dá)到或超過(guò)65歲。隨著年齡的增長(zhǎng),很多慢性病的發(fā)病率會(huì)上升,從癌癥到心臟病,再到老年癡呆癥。

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室 位于加利福尼亞的一家公司正在利用基因數(shù)據(jù)幫助人們保持更長(zhǎng)時(shí)間的健康。首席執(zhí)行官克里斯汀·福特尼的靈感來(lái)自于長(zhǎng)壽和抵抗多種老年疾病的人的遺傳學(xué)。2015年,她開(kāi)始研究生物學(xué),并根據(jù)公司的經(jīng)驗(yàn)開(kāi)發(fā)藥物療法。

該小組與特別生物庫(kù)合作,這些生物庫(kù)從個(gè)人那里收集血液樣本和健康數(shù)據(jù)長(zhǎng)達(dá)45年。利用人工智能,生物學(xué)能夠找到區(qū)別長(zhǎng)壽者和不長(zhǎng)壽者的獨(dú)特分子特征。

2022年12月,生物時(shí)代出版 調(diào)查結(jié)果 一種能預(yù)防老年人肌肉萎縮或肌肉力量和質(zhì)量喪失的藥物。福特尼說(shuō),關(guān)于衰老的大部分研究都是在蠕蟲和老鼠身上進(jìn)行的,但生物學(xué)研究的重點(diǎn)是人類數(shù)據(jù)。"這增加了我們開(kāi)發(fā)對(duì)人類患者安全有效的藥物的機(jī)會(huì)。"

它是如何運(yùn)作的

在人工智能的協(xié)助下,生物技術(shù)測(cè)量每個(gè)血液樣本中的10萬(wàn)多個(gè)分子,觀察蛋白質(zhì)、RNA和代謝物,或通過(guò)化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生的小分子。該公司使用了許多技術(shù)來(lái)識(shí)別這些分子,其中一些技術(shù)將分子轉(zhuǎn)化為帶電荷的原子,然后根據(jù)它們的重量和電荷進(jìn)行分離。由此得出的數(shù)據(jù)非常復(fù)雜,幾十年來(lái)對(duì)患者的幾千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行了跟蹤。

根據(jù)該公司對(duì)生物庫(kù)健康記錄和血液樣本的分析,通過(guò)檢查一個(gè)發(fā)生錯(cuò)誤的路徑是否與疾病的發(fā)展有實(shí)際聯(lián)系來(lái)驗(yàn)證其目標(biāo)。研究小組利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)確定這些途徑,而不健康途徑中的關(guān)鍵蛋白成為他們的主要藥物目標(biāo)。?？巳卮髮W(xué)醫(yī)學(xué)院的分子遺傳學(xué)教授洛娜·哈里斯說(shuō):"生物時(shí)代所采取的方法是一個(gè)很好的例子,說(shuō)明我們?nèi)绾卫么髷?shù)據(jù)的力量和人工智能技術(shù)的進(jìn)步來(lái)識(shí)別新藥和治療靶點(diǎn)。"

馬丁·博奇·詹森是高爾迪安生物技術(shù)公司的創(chuàng)始人,該公司專注于利用基因療法治療衰老。他說(shuō),生物科技公司使用人工智能使他們能夠加快尋找有前途的藥物候選人的進(jìn)程。然而,將病理學(xué)與自然衰老過(guò)程中不一定是不好的方面區(qū)分開(kāi)來(lái)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。詹森說(shuō):"有些變化可能是對(duì)發(fā)生問(wèn)題的保護(hù)性反應(yīng)。"他們的數(shù)據(jù)沒(méi)有……加以區(qū)分,所以他們需要驗(yàn)證和聰明。"

開(kāi)發(fā)一種治療肌肉萎縮的藥物

生物科技公司決定將重點(diǎn)放在肌肉萎縮上,因?yàn)樗绊懙皆S多老年人,使其難以進(jìn)行日常活動(dòng),并增加了跌倒的風(fēng)險(xiǎn)。利用生物庫(kù)樣本,研究小組模擬了不同的路徑,看起來(lái)它們可以改善肌肉健康。他們發(fā)現(xiàn),行走速度更快、抓地力更強(qiáng)、壽命更長(zhǎng)的人體內(nèi)的一種叫做APELIN的蛋白質(zhì)含量更高。

阿佩林是一種肽,或一種小的蛋白質(zhì),在血液中循環(huán)。它參與了運(yùn)動(dòng)增加和保持肌肉質(zhì)量的過(guò)程。生物學(xué)家想知道它們是否能通過(guò)增加阿佩林通路中的信號(hào)傳遞量來(lái)預(yù)防肌肉萎縮。他們決定將另一家生物技術(shù)公司生產(chǎn)的一種現(xiàn)有藥物重新使用,而不是設(shè)計(jì)一種藥物的漫長(zhǎng)過(guò)程。這家公司叫安進(jìn),曾探索過(guò)這種藥物作為治療心力衰竭的一種方法。它最終并沒(méi)有達(dá)到這一目的,但生物科技注意到,這種藥物似乎確實(shí)激活了阿佩林途徑。

生物技術(shù)測(cè)試了它的新的、重新設(shè)計(jì)的藥物BG-105,在第一階段的臨床試驗(yàn)中,它保護(hù)了受試者不患肌肉萎縮癥,與不服用該藥物的安慰劑組相比。65歲以上的健康志愿者在10天的床上注射這種藥物,就像他們?cè)谏』蚴軅蠡謴?fù)時(shí)在床上休息一樣;在這種情況下,老年人特別容易失去肌肉。服用BG-105的11人大腿周長(zhǎng)比服用安慰劑的10人提高了100%。超聲波觀察還顯示,服用杜格組的肌肉質(zhì)量提高,肌肉厚度增加了73%。與安慰劑組相比,一名服用BG-105的志愿者確實(shí)出現(xiàn)了肌肉萎縮。

杜克大學(xué)老齡化和人類發(fā)展研究中心主任希瑟惠特森說(shuō),總的來(lái)說(shuō),結(jié)果是令人鼓舞的。"迄今為止的臨床研究結(jié)果支持了這樣一個(gè)前提,即人工智能能夠幫助我們整理大量數(shù)據(jù),并確定最有希望的有益干預(yù)點(diǎn)。"

需要更多的研究來(lái)找出哪些患者受益最多,是否有副作用。"我認(rèn)為進(jìn)一步的研究將會(huì)回答更多的問(wèn)題,"惠特森說(shuō),他指出,BG-105只是為了提高與鍛煉、肌肉力量有關(guān)的生理學(xué)方面。但是鍛煉本身對(duì)于情緒、睡眠、骨骼和葡萄糖代謝還有許多其他好處。她說(shuō):"我們不知道BG-105是否會(huì)影響這些其他結(jié)果。

未來(lái)

生物年齡計(jì)劃對(duì)肥胖癥患者和那些住院于重癥監(jiān)護(hù)室的患者進(jìn)行肌肉萎縮的第2階段試驗(yàn)。利用生物庫(kù)的數(shù)據(jù),他們還開(kāi)發(fā)出了另一種藥物,bg-100,用于治療大腦中的慢性炎癥,這種疾病會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)而惡化,并導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病。研究小組目前正在動(dòng)物體內(nèi)測(cè)試這種藥物,以評(píng)估其效果并找到合適的劑量。

生物醫(yī)學(xué)設(shè)想其藥物將比治療任何一種特定疾病對(duì)健康產(chǎn)生更廣泛的影響。福特尼說(shuō):"歸根結(jié)底,我們希望通過(guò)針對(duì)老齡化本身的根本原因,開(kāi)創(chuàng)醫(yī)療保健模式的轉(zhuǎn)變,從治療轉(zhuǎn)向預(yù)防。""我們預(yù)見(jiàn)到一個(gè)人人都有可能獲得健康長(zhǎng)壽的未來(lái)。"