Ученые из МФТИ совместно с компанией Инсилико Медицин по заказу Центра биогеронтологии и регенеративной медицины разработали алгоритм GeroScope для поиска геропротекторов, – средств, увеличивающих продолжительность жизни, – и провели проверку найденных с его помощью десяти веществ, сообщается в пресс-релизе Московского физико-технического института.
На процесс создания лекарств уходят годы напряженной работы и миллионы долларов. Особенно если ищется средство по борьбе со старением, многофакторным биологическим механизмом изменения организма. Благодаря компьютерному моделированию можно существенно сократить сроки и стоимость разработки. «Старение населения – одна из глобальных проблем, стоящих перед человечеством. Разработка эффективных подходов для создания геропротекторов и их валидация применительно к человеку – актуальный вызов для биомедицины. Мы предложили возможный подход, приближающий нас к решению этой задачи», – прокомментировал исследование член-корреспондент РАН и заведующий лабораторией генетики старения и долголетия МФТИ Алексей Москалев.
Ранее был создан алгоритм Oncofinder, который ориентирован на изучение и анализ значений активации молекулярных путей на основе сравнения экспрессии генов в раковых и не раковых клетках, а также на уровне образца ткани пациентов. На его основе исследователи разработали алгоритм GeroScope, который позволяет сравнивать изменения в клетках молодых и старых пациентов и осуществлять поиск препаратов с минимальными побочными эффектами, которые компенсируют эти изменения.
Для этого были проанализированы транскриптомные данные (информация, которая считывается с ДНК и переходит в РНК) у молодых (возраст доноров 15–30 лет) и старых (доноры старше 60 лет) образцов клеток. На основе полученных данных с помощью компьютерного моделирования ученые смогли построить молекулярные пути, ассоциированные со старением. Молекулярные пути – это последовательность реакций, которые ведут к изменениям в клетке. Самые распространенные молекулярные пути участвуют в обмене веществ, передаче сигналов. GeroScope произвел моделирование молекулярных путей и анализ реакций клетки на различные вещества. Выбрав из базы данных геропротекторных лекарств 70 соединений, ученые с помощью нового алгоритма выявили 10 веществ, которые могли обладать геропротекторными свойствами в соответствии с моделью.
Системой GeroScope были проанализированы ткани молодых и старых пациентов, а также клеточные линии. Для экспериментального подтверждения работы алгоритма ученые взяли стволовые клеточные линии фибробластов (клетки соединительной ткани) человека. Исследовались два эффекта: «омолаживание» клеток и продление жизнеспособности.
В начале эксперимента были измерены параметры жизнеспособных клеток: оценены размер, форма и сложность внутреннего строения клетки и другие. Далее клетки смешивались с испытуемым веществом и средой жизнеобеспечения и поддерживались в таком состоянии 6, 12 и 18 дней. После чего были измерены те же параметры, что и в начале эксперимента, а также уровень ассоциированной β‑галактозидазы, которая считается одним из маркеров старения.
По итогам эксперимента исследуемые десять веществ, отобранные на этапе компьютерного моделирования, показали различные результаты. Предсказания, сделанные с помощью компьютерного моделирования, подтвердились в клеточных культурах человеческих фибробластов для нескольких веществ. В дальнейшем GeroScope будет использован для поиска еще неизвестных веществ с геропротекторными эффектами.
Работа опубликована в американском рецензируемом журнале Aging.
