Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 23 °C
Az Bulutlu

Küçük moleküllü terapötikler: Küçük teknolojiler için büyük veri hayalleri

Küçük moleküllü terapötikler: Küçük teknolojiler için büyük veri hayalleri

Küçük moleküllü terapötikler çok çeşitli hastalıkları tedavi eder, ancak etkileri farmakokinetikleri nedeniyle – vücudun bir ilaca yaptığı gibi – genellikle azalır. Uygulamadan sonra vücut, ilacın ne kadarının emildiğini, ilacın hangi organlara girdiğini ve vücudun ilacı ne kadar hızlı metabolize edip tekrar attığını belirler.

Genellikle lipitlerden, polimerlerden veya her ikisinden oluşan nanopartiküller farmakokinetiği geliştirebilir, ancak üretmeleri karmaşık olabilir ve çoğu zaman ilacın çok azını taşıyabilirler.

Bazı küçük moleküllü kanser ilaçları ve iki küçük moleküllü boya kombinasyonlarının, son derece yüksek ilaç yükü ile nanopartiküller halinde kendi kendine birleştiği gösterilmiştir, ancak milyonlarca olası eşleşme arasında hangi küçük moleküllü partnerlerin nanopartikülleri oluşturacağını tahmin etmek zordur. .

MIT araştırmacıları, kendi kendine birleşen nanopartikülleri hızlı bir şekilde tanımlamak için makine öğrenimini yüksek verimli deneylerle birleştiren bir tarama platformu geliştirdiler. Araştırmacılar, kanser, astım, sıtma ve viral ve fungal enfeksiyonların tedavisini içeren potansiyel uygulamalarla birlikte 100 yeni nanopartikülü belirleyerek 2,1 milyon çift küçük moleküllü ilaç ve “inaktif” ilaç bileşenlerini taradı.

“Daha önce, aktif olmayan bileşenlerin ilaçlar üzerinde sahip olabileceği olumsuz ve olumlu etkilerden bazılarını tanımlamıştık ve burada, laboratuvarlarımız ve çekirdek tesislerimiz arasında uyumlu bir işbirliği yoluyla, bunların nanoformülasyon üzerinde sahip olabileceği potansiyel olumlu etkilere odaklanan bir yaklaşımı açıkladık.” Karl Van Tassel (1925) Makine Mühendisliği Kariyer Geliştirme Profesörü ve çalışmanın kıdemli yazarı Giovanni Traverso diyor.

Bulguları, hem nanopartikül üretmenin karmaşıklığını hem de onlara büyük miktarlarda ilaç yüklemenin zorluğunu çözen bir stratejiye işaret ediyor.

Çalışmanın baş yazarı ve Robert Langer laboratuvarında eski bir doktora sonrası doktoru olan Daniel Reker, “Dışarıdaki pek çok ilaç, yetersiz hedefleme, düşük biyoyararlanım veya hızlı ilaç metabolizması nedeniyle tam potansiyellerine ulaşamıyor” diyor. “Veri bilimi, makine öğrenimi ve ilaç dağıtımının arayüzünde çalışarak, bir ilacın olması gereken yere ulaşmasını ve bir insanı gerçekten tedavi edip ona yardım edebilmesini sağlamak için araç setimizi hızla genişletmeyi umuyoruz.”

MIT’de David H. Koch Enstitüsü Profesörü ve Koch Bütünleştirici Kanser Araştırmaları Enstitüsü üyesi olan Langer, aynı zamanda makalenin kıdemli yazarıdır.

Bir kanser terapisi eşini karşılar

Kendi kendine bir araya gelen nanopartikülleri tanımlayabilen bir makine öğrenimi algoritması geliştirmek için, araştırmacıların önce algoritmanın eğitebileceği bir veri kümesi oluşturmaları gerekiyordu. Çeşitli kimyasal yapılara ve terapötik uygulamalara sahip 16 kendi kendine toplanan küçük moleküllü ilacı ve daha iyi tadı, daha uzun süre dayanmasını veya daha fazla olmasını sağlamak için ilaçlara zaten eklenen bileşenler dahil olmak üzere yaygın olarak bulunan 90 adet çeşitli bileşikler seçtiler. kararlı. Hem ilaçlar hem de aktif olmayan bileşenler zaten FDA onaylı olduğundan, ortaya çıkan nanopartiküller muhtemelen daha güvenli olacak ve FDA onay sürecinden daha hızlı geçecektir.

Ekip daha sonra, Koch Enstitüsü içinde gelişmiş teknik hizmetler sağlayan bir dizi temel tesis olan Swanson Biyoteknoloji Merkezi tarafından sağlanan, küçük moleküllü ilaç ve aktif olmayan bileşenlerin her kombinasyonunu test etti. Eşleştirmeleri karıştırıp 384 numuneyi Yüksek Verimli Bilimler çekirdeğinde robotik kullanarak nanovel plakalara bir seferde yükledikten sonra, araştırmacılar, boyutu ölçmek için Peterson (1957) Nanoteknoloji Malzemeleri Çekirdek Tesisi çekirdeğinin yanında, genellikle hızla bozulan numunelerle plakaları yürüdüler. yüksek verimli dinamik ışık saçılımına sahip partiküller.

Şimdi 1.440 veri noktası üzerinde eğitilen (önceden belirlenmiş 94 nanopartikül ile), makine öğrenimi platformu çok daha büyük bir bileşik kitaplığı üzerinde açılabilir. 788 küçük moleküllü ilacı 2.600’den fazla inaktif ilaç bileşenine karşı tarayan platform, 2.1 milyon olası kombinasyondan 38.464 potansiyel kendi kendine birleşen nanopartikülü belirledi.

Araştırmacılar, ileri düzey karaciğer ve diğer kanserler için yaygın olarak kullanılan bir tedavi olan sorafenib ve hem gıda hem de ilaç katkı maddesi olarak sıklıkla kullanılan ve en çok meyan kökü aroması olarak bilinen bir bileşik olan glisirizin dahil olmak üzere daha fazla doğrulama için altı nanopartikül seçti. Sorafenib, ilerlemiş karaciğer kanseri için standart bakım olmasına rağmen, etkinliği sınırlıdır.

İnsan karaciğer kanseri hücre kültürlerinde, sorafenib-glisirizin nanopartikülleri, hücrelere daha fazla ilaç girebileceği için tek başına sorafenib kadar iki kez işe yaradı. Koch Enstitüsü’ndeki Klinik Öncesi Modelleme, Görüntüleme ve Test tesisiyle çalışan araştırmacılar, sorafenib-glisirizin nanopartiküllerinin etkilerini tek başına iki bileşiğe karşı karşılaştırmak için karaciğer kanserinin fare modellerini tedavi ettiler. Nanopartikülün, tek başına sorafenib verilen farelere kıyasla karaciğer kanseri ilerlemesiyle ilişkili bir markörün seviyelerini önemli ölçüde azalttığını ve tek başına sorafenib veya glisirizin verilen farelerden daha uzun yaşadığını buldular. Sorafenib-glycyrrhizin nanopartikülü, klinikte mevcut standart olan sorafenibin oral yolla verilmesine kıyasla veya sorafenib, suda çözünürlüğü artıran yaygın olarak kullanılan bir ilaç aracı olan cremophor ile birleştirildikten sonra enjekte edildiğinde karaciğere daha iyi hedefleme gösterdi ancak toksik yan etkileri vardır.

Kişiselleştirilmiş ilaç teslimi

Yeni platform, aktif ilaçların verimliliğini optimize etmenin ötesinde faydalı uygulamalara sahip olabilir: aktif olmayan bileşikleri bireysel hastaların ihtiyaçlarına uyacak şekilde özelleştirmek için kullanılabilir. Daha önceki çalışmalarda, ekibin üyeleri, inaktif bileşenlerin bazı hastalarda ters alerjik reaksiyonlara neden olabileceğini buldu. Artık, genişletilmiş makine öğrenimi araç kutusuyla, bu hastalara alternatifler sağlamak için daha fazla seçenek üretilebilir.

Duke Üniversitesi’nde biyomedikal mühendisliğinde yardımcı doçent olan Reker, “Uygulama sistemini hastayla eşleştirmeyi düşünme fırsatımız var,” diye açıklıyor. “Doğumdan sonraki yan etkileri azaltmak için ilaç emilimi, genetik ve hatta alerji gibi şeyleri hesaba katabiliriz. Mutasyon veya tıbbi durum ne olursa olsun, doğru ilaç sadece hasta için gerçekten işe yarıyorsa doğru ilaçtır.”

Güvenli, etkili ilaç dağıtımı için araçlar mevcuttur, ancak tüm bileşenleri bir araya getirmek yavaş bir süreç olabilir. Makine öğrenimi, hızlı tarama ve farklı malzeme kombinasyonları arasındaki etkileşimleri tahmin etme becerisinin kombinasyonu, ilaçların tasarımını ve bunları vücuda vermek için kullanılan nanopartikülleri hızlandıracaktır.

Ekip, devam eden çalışmalarda sadece etkili ilaç dağıtımını iyileştirmekle kalmayıp, aynı zamanda standart formülasyonların iyi bir seçenek olmadığı insanlar için ilaç yaratma fırsatları arıyor, küçük popülasyonlardaki sorunları genetik geçmişe bakarak çözmek için büyük verileri kullanıyor. alerji ve gıda reaksiyonları.


Daha fazla bilgi:
Daniel Reker vd. Kendi kendine birleşen ilaç nanopartiküllerinin hesaplamalı olarak yönlendirilen yüksek verimli tasarımı, Doğa Nanoteknolojisi (2021). DOI: 10.1038 / s41565-021-00870-y

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.