人工智能或能揭示永葆青春的秘密 尋減緩衰老藥物

這是一張關(guān)于衰老的概念圖

細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)束之后，研究人員再次測(cè)量了包括細(xì)胞大小、形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等特征，同時(shí)還有一種與衰老有關(guān)的標(biāo)記物——β-半乳糖苷酶的濃度。上圖為成纖維細(xì)胞的β-半乳糖苷酶染色結(jié)果，藍(lán)色代表細(xì)胞的衰老。

研究人員利用計(jì)算機(jī)模擬對(duì)數(shù)百種化合物進(jìn)行篩選，并開發(fā)出了一種能鑒定所謂“防衰老劑”（geroprotector）的工具——GeroScope。

據(jù)國外媒體報(bào)道，永葆青春的關(guān)鍵是什么?近日，俄羅斯科學(xué)家提出了一個(gè)尋找該問題答案的計(jì)劃，而人工智能將在其中發(fā)揮重要的作用。

研究人員利用計(jì)算機(jī)模擬對(duì)數(shù)百種化合物進(jìn)行篩選，并開發(fā)出了一種能鑒定所謂“防衰老劑”（geroprotector）的工具——GeroScope。通過這一技術(shù)，研究者能比較年輕和年老病人的細(xì)胞變化，尋找能夠減緩衰老過程的藥物。

主持這一項(xiàng)目的科學(xué)家來自莫斯科物理技術(shù)學(xué)院和電子醫(yī)藥有限公司（Insilico Medicine Inc）。據(jù)介紹，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，科學(xué)家能縮短開發(fā)抗衰老藥物的時(shí)間并降低成本。“人口老齡化已經(jīng)成為全球性的問題，”俄羅斯科學(xué)院衰老與長壽遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人Alexey Moskalev說，“開發(fā)出能高效合成抗衰老藥物的方法，并使這些藥物能在人體有效應(yīng)用，已經(jīng)成為生物醫(yī)藥領(lǐng)域最重要的挑戰(zhàn)之一。我們已經(jīng)提出了一個(gè)可能的方案，距離這一問題的解決更近了一步。”

在此之前，研究人員利用Oncofinder對(duì)癌癥相關(guān)的生理過程進(jìn)行了研究。Oncofinder是一種癌細(xì)胞和健康細(xì)胞進(jìn)行比較的算法，需要首先采集組織樣品?，F(xiàn)在，他們?cè)贕eroScope上采用了類似的方法。

研究團(tuán)隊(duì)首先分析了組織樣品中的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)——從脫氧核糖核酸（DNA）中讀取并轉(zhuǎn)錄為核糖核酸（RNA）。這些組織樣品的捐獻(xiàn)者既有年齡在15歲到30歲之間的年輕人，也有超過60歲的老年人。通過對(duì)分析得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，科學(xué)家鑒別并重建了與衰老相關(guān)的分子通路，而這些正是導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生變化的反應(yīng)序列。

GeroScope能夠模擬分子通路并分析細(xì)胞對(duì)各種物質(zhì)的反應(yīng)。研究團(tuán)隊(duì)從之前發(fā)表的抗衰老藥物數(shù)據(jù)庫中選擇了70種化合物。利用新的算法，他們鑒別出了10種具有延長生命潛力的物質(zhì)。接著，研究者為這10種物質(zhì)設(shè)置了實(shí)驗(yàn)，利用人體成纖維干細(xì)胞（結(jié)締組織細(xì)胞）對(duì)細(xì)胞“更生”和存活兩種效應(yīng)進(jìn)行。

研究人員首先測(cè)量了細(xì)胞的各項(xiàng)特征，包括大小、形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，之后將這些細(xì)胞與一種物質(zhì)和生長介質(zhì)混合，分別保持6天、12天和18天。培養(yǎng)結(jié)束之后，研究人員再次測(cè)量了與之前同樣的特征，同時(shí)還有一種與衰老有關(guān)的標(biāo)記物——β-半乳糖苷酶的濃度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這10種物質(zhì)對(duì)人體細(xì)胞有著不同的效果。例如，一種名為去甲二氫愈創(chuàng)木酸（NDGA） 的物質(zhì)對(duì)細(xì)胞更生沒有效果，并且會(huì)降低短期和長期的存活率;乙酰半胱氨酸（NAC）具有輕微的更生效果，卻會(huì)顯著降低存活率;楊梅黃酮（Myricetin）也具有輕微的更生效果，而表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）的更生效果較強(qiáng)。

不過，研究人員發(fā)現(xiàn)，一種名為2-（2-氨基-3-甲氧基苯基）-4H-1-苯并吡喃-4-酮（PD-98059）的物質(zhì)具有非常強(qiáng)的更生效果，并且能同時(shí)提高短期和長期存活率。在人成纖維細(xì)胞的細(xì)胞培養(yǎng)液中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果又證實(shí)了計(jì)算機(jī)模擬對(duì)另外4種物質(zhì)作出的預(yù)測(cè)。

研究者稱，對(duì)計(jì)算機(jī)模擬來說，這是一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的結(jié)果。制藥產(chǎn)業(yè)中，在動(dòng)物身上測(cè)試成功的藥物中有92%會(huì)在人體臨床試驗(yàn)中出現(xiàn)問題。能以如此高精度的電子技術(shù)模擬生物效果，是生物醫(yī)療領(lǐng)域真正的突破。這些物質(zhì)中有一些已經(jīng)被作為膳食輔助品出售，而未來科學(xué)家還需要對(duì)這些物質(zhì)的效果進(jìn)行確認(rèn)，并研究有哪些組合可以最大程度帶來益處，同時(shí)減少任何可能的副作用。

科學(xué)家表示，該研究證明了PD-98059和乙酰半胱氨酸是效果最好的抗衰老劑，他們希望利用有關(guān)的生物學(xué)標(biāo)記，使這些新藥物盡快地為人所用。