神経外傷に効く薬をつくれるか(AI×医療)【論文】

   

(Featured AI and healthcare) Make medicine by using artificial intelligence! Network-centric approach to neuroprotective drugs for neurotrauma (Publication)

[論文] D. Romeo-Guitart, J. Forés, M. Herrando-Grabulosa, R. Valls, T. Leiva-Rodríguez, E. Galea, F. González-Pérez, X. Navarro, V. Petegnief, A. Bosch, M. Coma, J. M. Mas and C. Casas , “Neuroprotective Drug for Nerve Trauma Revealed Using Artificial Intelligence”. Scientific Reports, 8, 1879 (2018).

[DOI: 10.1038/s41598-018-19767-3]

3つの要点

✔️AIとシステム生物学を利用して、神経外傷用の神経保護薬に使う物質の種類を調べた。

✔️最良の組み合わせの物質(NeuroHealと呼ぶ)は、既存の薬物とは異なり、かつ抗炎症や運動機能回復などの効果を発揮することがわかった。

✔️研究の結果は、NeuroHealの有効性を示すとともに、創薬に対してネットワーク中心のアプローチが十分な価値をもつということを実証するものでもあった。

概説

末梢神経根剥離の治療のための神経保護薬を同定するために、我々はシステム生物学的アプローチと人工知能(Artificial Intelligence;AI)を使用した。

根剥離後の運動ニューロンで発生する神経変性と神経保護プロセスについて学習した知識に基づいて、我々はタンパク質ネットワークを構築し、それらを数学モデルに変換した。

我々の前臨床モデルからの不偏なプロテオミクスデータは、機械学習アルゴリズムおよび数学的解法に課されるべき制限のために使用された。

解法は、潜在的な神経保護薬として再利用された薬の組み合わせを同定することができ、それらを前臨床モデルで検証した。

神経保護された運動ニューロンで最良のもの──NeuroHeal──は、抗炎症特性を発揮し、そして機能的な運動回復を促進した。

NeuroHealは、神経保護効果に不可欠なサーチュイン1の活性化を促した。これらの結果は、創薬におけるネットワーク中心アプローチの価値を裏付け、神経系外傷に対する外科的修復を伴う補助療法としてNeuroHealが有効であることを実証している。


図3
いずれの薬物の組み合わせでも、ミクログリア症およびアストログリオーシスを減少させ、ニューロン再生を促進する。 
C1 = アカンプロセート(ACA)+ リバビリン(RIB)
C2 = ACA + エフェドリン(EPHE)
C3 = EPHE + S-アデノシルメチオニン(SAM)
A. ビヒクル(Veh)、Pre084、およびC1~C3の薬物で処置した、RA損傷動物の脊髄の同側腹側角の低倍率での蛍光顕微鏡写真。上段および中段の写真は、それぞれ星状細胞(GFAP)およびミクログリア(Iba1)を灰白質(GM)で染色したもの。下パネルは、同側腹側角の白質(WM)にあるGAP43陽性神経突起を表す。(スケールバー = 100μm) 
B. GFAPおよびIba1のGM、およびGAP43のWMにおける平均免疫反応性強度の棒グラフ。(* p < 0.05 対 Veh、# p < 0.05 対 C1、n = 4) 
C. インビボ(試験管内)でのMN生存率、神経膠症、再生促進効果、およびインビトロ(生体内)での神経保護効果についての二分法スコアを要約する表(1は有益な効果あり、0は効果なし)。C1の組み合わせで効果が最大であり、これをNeuroHealと名付けた。

著者

David Romeo-Guitart (Institut de Neurociències (INc) and Department of Cell Biology, Physiology and Immunology, Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) & Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED), Bellaterra, Barcelona, Spain)

Joaquim Forés (Hand and Peripheral Nerve Unit, Hospital Clínic i Provincial, Universitat de Barcelona, Barcelona, Spain)

Mireia Herrando-Grabulosa (Institut de Neurociències (INc) and Department of Cell Biology, Physiology and Immunology, Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) & Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED), Bellaterra, Barcelona, Spain)

Raquel Valls (Anaxomics Biotech, S.L, C/Balmes 89, 4º 2º, 08008, Barcelona, Spain)

Tatiana Leiva-Rodríguez (Institut de Neurociències (INc) and Department of Cell Biology, Physiology and Immunology, Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) & Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED), Bellaterra, Barcelona, Spain)

Elena Galea (Institut de Neurociències (INc), Department of Biochemistry and Molecular Biology, UAB, Bellaterra, Barcelona, Spain / ICREA, Passeig Lluis Companys 23, 08010, Barcelona, Spain)

Francisco González-Pérez (Institut de Neurociències (INc) and Department of Cell Biology, Physiology and Immunology, Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) & Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED), Bellaterra, Barcelona, Spain)

Xavier Navarro (Institut de Neurociències (INc) and Department of Cell Biology, Physiology and Immunology, Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) & Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED), Bellaterra, Barcelona, Spain)

Valerie Petegnief (Department of Brain Ischemia and Neurodegeneration, Institute for Biomedical Research of Barcelona (IIBB), Spanish Research Council (CSIC), Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi Sunyer (IDIBAPS), Barcelona, Spain)

Assumpció Bosch (INc and Department of Biochemistry and Molecular Biology, UAB and CIBERNED, Bellaterra, Barcelona, Spain)

Mireia Coma (Anaxomics Biotech, S.L, C/Balmes 89, 4º 2º, 08008, Barcelona, Spain)

José Manuel Mas (Anaxomics Biotech, S.L, C/Balmes 89, 4º 2º, 08008, Barcelona, Spain)

Caty Casas (Institut de Neurociències (INc) and Department of Cell Biology, Physiology and Immunology, Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) & Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED), Bellaterra, Barcelona, Spain)

出版情報

Received 14 June 2017 / Accepted 8 January 2018 / Published 30 January 2018

Open Access This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons license, and indicate if changes were made. The images or other third party material in this article are included in the article’s Creative Commons license, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article’s Creative Commons license and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reprints and Permissions

業界ごとに記事を読む

PAGE TOP