Antimalaryal ilaç osteoporozu önleyecek mi

Pekin Üniversitesi Uluslararası Kanser Merkezi ve Pekin Üniversitesi Stomatoloji Okulu ve Hastanesi araştırmacıları tarafından yönetilen çalışmada, geleneksel Çin tıbbının bir türevi olan antimalaryal ilaç dihidroartemisini (DHA) osteoporoz için potansiyel bir tedavi olarak tanımlamak için derin öğrenme algoritması kullanıldı. Araştırmacıların canlı fareler üzerinde yaptığı çalışma, DHA'nın kemik iliği mezenkimal kök hücrelerinin (BMMSC'ler) "kökünün" korunmasına yardımcı olarak osteoporozla ilişkili kemik kaybını etkili bir şekilde tersine çevirdiğini gösterdi.

ACS Central Science'da "Derin Öğrenme ile Bulunan Dihidroarteminsinin, Histon 3 Lys 9 Asetilasyonunu Etkinleştirerek Mezenkimal Kök Hücre Kökünü Koruyarak Osteoporozu Kurtarıyor" baslığıyla yayımlandı. Araştırmada, sonuçların DHA osteoporoz tedavisi için BMMSC kökünü koruyarak umut verici bir terapötik ajan olabileceği kaydedildi.

OSTEOPOROZ VE KEMİK YIKIMI

Osteoporoz, iskelet sistemini etkileyen, kemik yoğunluğunun kaybı ve kemiğin mikro yapısının tahrip edilmesiyle karakterize dejeneratif bir hastalıktır. Sağlıklı insanlarda yeni kemik oluşturan osteoblastlar ile onu parçalayan osteoklastlar arasında bir denge vardır. Ancak "yıkım ekibi" aşırı aktif hale geldiğinde, genellikle yaşlı yetişkinleri etkileyen kemik kaybı ve osteoporozla sonuçlanabilir. Osteoblastların öncüleri olan BMMSC'lerin osteoporozda çok önemli bir rol oynar. BMMSC'ler, kararlı farklılaşma yoluyla sabit bir fonksiyonel osteoblast akışını ve istikrarlı çoğalma ve yenileme yoluyla yerel bir popülasyonu korur; bunlarla birlikte fizyolojik hareket altında BMMSC'lerin kökünü oluşturur. BMMSC'lerin sağlamlığını korumak bu nedenle kemik homeostazisi ve yenilenmesi için çok önemlidir.

Araştırmacılar osteoporoz sırasında bu multipotent hücrelerin yağ üreten adipositlere dönüşme eğiliminde olduğunu ve "yenilenme potansiyellerinin azaldığına" dikkat çektiler. BMMSC'ler kemik onarımı için sürekli bir osteoblast kaynağı sağladığından, işlevlerini geri kazanmanın yollarını bulmak kritik önem taşımakta.

DERİN ÖĞRENME ALGORİTMASI

Daha öncesinde, Pekin Üniversitesi'nden Dr. Zhengwei Xie ve meslektaşları, ilaç tedavisiyle hücresel tepkileri tahmin etmek için bir derin öğrenme algoritması konusunda çalışmış ve sonunda hastalıklı ve ilaçla tedavi edilen hücrelerin gen ekspresyon profillerindeki değişiklikleri karşılaştırarak yeni ilaçların etkinliğini doğru bir şekilde tahmin etmişlerdi. Bu derin öğrenmeye dayalı etkinlik tahmin sistemi (DLEPS), obezite, hiperürisemi ve NASH (Alkole bağımlı olmayan steatohepatit) dahil olmak üzere bir dizi hastalık için yeni ilaçlar keşfetmede zaten başarılı oldu. Yeni bildirilen çalışmaları için, Pekin Üniversitesi Okulu ve Stomatoloji Hastanesi'nden Prof. Yan Liu ve Prof. Weiran Li'nin de katıldığı araştırma ekibi, BMMSC'lere odaklanan osteoporoz için yeni bir tedavi stratejisi bulmak amacıyla algoritmayı kullanmak istediler.

Araştırma ekibi, programı yeni doğmuş ve yetişkin farelerde farklı şekilde ifade edilen genlerin (DEG'ler) profili üzerinde yürüttü. Tanımlanan en üst sıradaki bileşiklerden biri, artemisinin bir türevi ve sıtma tedavilerinin önemli bir bileşeni olan DHA idi. Araştırmacılar, "En üst sıradaki adaylar arasından, daha sağlıklı kemik homeostazisi oluşturmak için faydalı olan, BMMSC kökünü destekleyebilen geleneksel bir Çin bitkisel özü olan dihidroartemisinin (DHA)'yi belirlediklerini" iafade ettiler.

KEMİK YAPISINI AYNEN KORUDU

İn vivo çalışmalar, DHA ekstraktının yumurtalıkları alınmış (OVX) bir osteoporoz fare modeline altı hafta boyunca uygulanmasının, hayvanların uyluk kemiğindeki kemik kaybını önemli ölçüde azalttığını ve neredeyse tamamen kemik yapısını koruduğunu gösterdi. Bilim insanları, "Genel olarak, DHA'nın oral yoldan verilmesinin, OVX farelerinde endojen mBMMSC kökünü kurtadığını, adipogenezden osteogeneze doğru farklılaşma eğilimini düzelttiğini" açıkladılar.

Araştırma ekibi daha sonra iletimi iyileştirmek için, kemiği hedef alacak şekilde tasarlanmış, enjekte edilmiş, DHA yüklü nanopartikülleri kullanan daha sağlam bir sistem tasarladı. Araştırmacılar osteoporozda DHA'nın terapötik etkinliğini artırmak için, kemik hedefleyici alendronat (ALN) ile konjuge edilmiş mezogözenekli silika nanopartikülleri (MSN'ler), DHA'yı iletmek üzere tasarladıklarını belirttiler. Daha sonraki in vivo deneylerde ekip, nanoparçacıkla iletilen MSN-ALN@DHA nanoparçacıklarını alan osteoporozlu farelerin kemiklerinin kontrol grubundakilere benzer olduğunu ve tedavinin hiçbir toksisite kanıtı göstermediğini buldular. Daha sonraki testlerde araştırma ekibi, DHA'nın BMMSC'lerle etkileşime girerek köklerini koruduğunu ve sonuçta daha fazla osteoblast ürettiğini belirledi. Ayrıca MSN0ALNex'in kendi sınırları içerisinde antiostoeporotik etki gösterdiğini de gösterdiler.

İLAÇ UYGULAMA SIKLIĞI DA AZALDI

Araştırmacılar "Birlikte ele alındığında, MSN-ALN@DHA'nın osteoporoz üzerindeki terapötik etkisinin esas olarak DHA'nın BMMSC'lerin gövdesi üzerindeki koruyucu etkisi ile elde edilirken, hem MSN-ALN hem de DHA’nın ayrıca osteoklastik aktivitenin engellenmesinde belirli bir rol oynadığını" belirttiler. Kemik hedefleyici taşıyıcı MSN-ALN'nin kullanımı DHA'nın terapötik etkinliğini arttırdı. DHA'nın ağızdan uygulanmasıyla karşılaştırıldığında, MSN-ALN@DHA'nın uygulanması, ilaç uygulama sıklığını azaltırken tedavinin etkinliğini sağlamakta… Araştırmacılar, bu çalışmanın DHA'nın osteoporoz için umut verici bir terapötik ajan olduğunu gösterdiğini söylüyor. Ayrıca araştırmacılar çalışmada "Bu bulguların aynı zamanda derin öğrenme yaklaşımlarının ilaç geliştirmeyi hızlandırma ve hassas tıbbı kolaylaştırma potansiyelini de ortaya koyduğunu" belirtti..

Orijinal makele erişim sayfası:

https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/acscentsci.3c01212