Yaşlanmayla mücadele için sentetik biyoloji ve makine öğrenimini birleştiren ve 2022 yılında kurulan bir biyoteknoloji şirketi olan Integrated Biosciences tarafından yürütülen yeni bir çalışma, yapay zekanın (AI) yeni senolitik bileşikler keşfetme potansiyelini göstermiştir. Bunlar, enflamasyon, fibroz veya kanser gibi yaşla ilgili süreçleri bastırma kapasitesine sahip bir küçük molekül sınıfıdır.
Uzmanlar, 800.000’den fazla bileşiği taramak için yapay zekayı kullanarak, şu anda bilinen senolitiklerden daha üstün tıbbi kimya özelliklerine sahip üç yüksek verimli ilaç adayı keşfetti.
Integrated Biosciences’ın kurucu ortağı Felix Wong, “Bu araştırma sonucu, hem uzun ömür araştırmaları hem de yapay zekanın ilaç keşfine uygulanması açısından önemli bir kilometre taşıdır” dedi.
“Bu veriler, silikodaki kimyasal alanı keşfedebileceğimizi ve bugün üzerinde çalışılan türünün en umut verici örneklerine kıyasla klinikte başarılı olma olasılığı daha yüksek olan birden fazla aday yaşlanma karşıtı bileşikle ortaya çıkabileceğimizi gösteriyor.”
Yaşlanan hücrelerin diyabet, kanser, Alzheimer hastalığı ve kardiyovasküler hastalık gibi yaşa bağlı çok çeşitli hastalıklarda rol oynadığı bilinmektedir.
Senolitikler, artık bölünmeyen yaşlanan hücrelerde seçici olarak apoptozu (programlanmış hücre ölümü) indükleyen bir ilaç türüdür. Bununla birlikte, daha önce tanımlanan senolitik bileşiklerin çoğu, zayıf biyoyararlanım ve istenmeyen yan etkiler nedeniyle engellenmektedir.
“Yaşa bağlı hastalıkları tedavi etmenin en umut verici yollarından biri, antibiyotiklerin konakçı hücrelere zarar vermeden bakterileri öldürmesine benzer şekilde, bu hücreleri seçici olarak vücuttan uzaklaştıran terapötik müdahaleleri belirlemektir. Keşfettiğimiz bileşikler, yüksek seçiciliğin yanı sıra başarılı bir ilaç elde etmek için gereken uygun tıbbi kimya özelliklerini de sergiliyor,” diyor Integrated Biosciences Yaşlanma Biyolojisi Bölüm Başkanı Satotaka Omori.
“Platformumuz kullanılarak keşfedilen bileşiklerin klinik deneylerde daha iyi beklentilere sahip olacağına ve nihayetinde yaşlanan bireylerin sağlığına kavuşmasına yardımcı olacağına inanıyoruz.”
Bilim insanları, çok çeşitli moleküllerin senolitik aktivitesini tahmin etmek için deneysel olarak üretilen veriler üzerinde derin sinir ağlarını eğitti.
Bu makine öğrenimi modelini 800.000’den fazla bileşiği taramak için kullanarak, yüksek oral biyoyararlanımı düşündüren kimyasal özelliklere sahip, oldukça seçici ve güçlü üç senolitik bileşik keşfettiler.
Ayrıca, hepsi apoptozu düzenleyen ve aynı zamanda bir kemoterapi hedefi olan bir protein olan Bcl-2’yi bağlayan bu bileşikler, hemoliz ve genotoksisite deneylerinde olumlu toksisite profilleri sergilemiştir.
Bu bileşikleri 80 haftalık farelerde (80 yaşındaki insanlara karşılık gelen bir yaş) test eden araştırmacılar, yaşlanan hücreleri etkili bir şekilde ortadan kaldırdıklarını ve böbreklerde yaşlanmayla ilişkili genlerin ifadesini azalttıklarını buldular.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT) Tıp Mühendisliği ve Bilimi profesörü ve Integrated Biosciences Bilimsel Danışma Kurulu’nun kurucu başkanı olan kıdemli yazar James J. Collins, “Bu çalışma, biyolojideki temel zorluklardan biri olan yaşlanmayı ele alan tedavilere tıbbı bir adım daha yaklaştırmak için yapay zekanın nasıl kullanılabileceğini göstermektedir” dedi.
“Integrated Biosciences, akademik laboratuvarımın son on yıldır yaptığı temel araştırmalar üzerine inşa ediliyor ve sistemler ve sentetik biyoloji kullanarak hücresel stres tepkilerini hedefleyebileceğimizi gösteriyor. Bu deneysel güç gösterisi ve onu üreten yıldız platformu, bu çalışmayı ilaç keşfi alanında öne çıkarıyor ve uzun ömür araştırmalarında önemli ilerlemeler sağlayacak.”
Çalışma Nature Aging dergisinde yayımlandı.
Yaşlanma karşıtı hakkında daha fazla bilgi
Anti-aging, insanlarda yaşlanma sürecini geciktirmeyi veya tersine çevirmeyi amaçlayan çeşitli teknikler, terapiler ve yaşam tarzı değişikliklerini ifade eder. Yaşlanma karşıtı müdahalelerin birincil amacı, yaşlanmanın ve yaşa bağlı hastalıkların altında yatan nedenleri hedef alarak sağlıklı ve daha uzun bir yaşamı teşvik etmektir. İşte yaşlanmayı geciktirmenin bazı temel yönleri:
Hücresel yaşlanma
Bu, hücrelerin normal olarak bölünme ve işlev görme yeteneklerini kaybettikleri süreç olan hücresel yaşlanmanın incelenmesini içerir. Hücresel yaşlanmayı hedefleyen müdahaleler arasında senolitikler (yaşlanan hücreleri seçici olarak ortadan kaldıran bileşikler) ve telomeraz aktivasyonu (telomer uzunluğunu korumayı veya uzatmayı amaçlayan) yer alır.
Oksidatif stres
Reaktif oksijen türlerinin (ROS) birikimi hücrelere zarar verebilir ve yaşlanmaya katkıda bulunabilir. Antioksidanlar, ROS’u nötralize etmeye yardımcı olan moleküllerdir ve takviyeleri potansiyel bir yaşlanma karşıtı strateji olarak kabul edilmiştir.
Enflamasyon
Kronik düşük dereceli enflamasyon yaşlanma ve yaşa bağlı hastalıklarla ilişkilidir. Diyet değişiklikleri ve ilaçlar gibi anti-enflamatuar müdahaleler, enflamasyonu azaltmaya ve potansiyel olarak yaşlanma sürecini yavaşlatmaya yardımcı olabilir.
Hormon replasman tedavisi
Yaşlandıkça hormon seviyeleri düşer ve yaşa bağlı çeşitli semptomlara katkıda bulunur. Hormon replasman tedavisi, hormon seviyelerini daha genç bireylerinkine geri getirmeyi ve potansiyel olarak sağlık ve refahı iyileştirmeyi amaçlamaktadır.
Kalori kısıtlaması ve oruç
Kalori alımının azaltılması veya kısa süreli açlığın, muhtemelen hücresel onarım ve bakımı teşvik eden stres yanıt yollarını aktive ederek çeşitli organizmalarda yaşam süresini uzattığı gösterilmiştir.
Yaşam tarzı değişiklikleri
Düzenli egzersiz, dengeli beslenme, stres yönetimi ve yeterli uyku dahil olmak üzere sağlıklı bir yaşam tarzı sürdürmenin genel sağlığı ve uzun ömürlülüğü desteklediği gösterilmiştir.
Genetik ve epigenetik müdahaleler
Genetik manipülasyon ve epigenetik modifikasyonlar yaşlanma sürecini değiştirme potansiyeli göstermiştir. Örnekler arasında yaşlanmayla ilgili belirli genleri hedef alan gen terapisi ve DNA metilasyonu ve histon modifikasyonları gibi epigenetik işaretleri değiştiren müdahaleler yer almaktadır.
Farmasötik müdahaleler
Rapamisin, metformin ve resveratrol gibi çeşitli bileşikler, hayvan modellerinde yaşam süresini uzatma ve sağlığı iyileştirme konusunda umut vaat ettiğini göstermiştir. Bu ilaçlar yaşlanmayla ilgili çeşitli yolları hedef almaktadır ve potansiyel insan uygulamaları için araştırılmaktadır.
Bu müdahalelerin birçoğu umut vaat etse de, insanlarda uzun vadeli güvenlik ve etkinliklerinin henüz tam olarak anlaşılmadığını belirtmek önemlidir. Sağlıklı yaşlanmayı teşvik etmek ve insan ömrünü uzatmak için en uygun stratejileri belirlemek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.