Intr-un laborator de la Stanford Medicine, cercetatorii nu au pornit de la o substanta noua creata artificial si nici de la o formula farmaceutica spectaculoasa. Au inceput, in schimb, cu o intrebare simpla: cate molecule importante pentru organism raman inca ascunse in propriile noastre proteine? Raspunsul a venit cu ajutorul inteligentei artificiale, scrie Science Daily.
Un algoritm construit pentru a analiza mii de proteine umane a identificat o peptida extrem de mica, alcatuita din doar 12 aminoacizi, care a produs un raspuns surprinzator de puternic in testele de laborator. Molecula a primit numele BRP si, in studiile realizate pe animale, a redus pofta de mancare, a favorizat pierderea de grasime si nu a provocat unele dintre efectele secundare asociate tratamentelor moderne pentru slabit.
Descoperirea a atras rapid atentia deoarece efectele observate amintesc de semaglutida, substanta activa din Ozempic. Diferenta este ca BRP pare sa actioneze mai tintit, in special intr-o regiune a creierului care controleaza foamea si metabolismul.
Rezultatele sunt promitatoare, dar cercetarea se afla inca intr-o etapa timpurie. Molecula nu a fost testata pe oameni, iar drumul de la experimentele pe animale pana la un eventual tratament aprobat poate fi lung. Cu toate acestea, BRP ofera o imagine clara asupra modului in care inteligenta artificiala poate accelera descoperirea unor molecule cu potential medical.
Cum a fost gasita molecula BRP
Organismul uman produce numeroase molecule care influenteaza foamea, glicemia, energia si metabolismul. Unele dintre ele pornesc sub forma unor structuri inactive, numite prohormoni.
Prohormonii pot fi comparati cu niste fragmente brute de material biologic. Ei nu isi indeplinesc imediat rolul, ci trebuie mai intai taiati de anumite enzime in bucati mai mici, numite peptide. O parte dintre aceste peptide devin hormoni si transmit mesaje intre creier, organe si tesuturi.
Problema este ca un singur prohormon poate fi fragmentat in mai multe moduri, iar rezultatul poate fi un numar foarte mare de peptide. Doar cateva au efecte biologice importante, iar identificarea lor prin metode traditionale poate necesita analiza a sute de mii de molecule.
Echipa de la Stanford a folosit inteligenta artificiala pentru a simplifica aceasta cautare. Cercetatorii au creat un algoritm numit Peptide Predictor, capabil sa examineze aproximativ 20.000 de gene umane care codifica proteine.
Programul a cautat zonele in care anumite enzime pot taia proteinele pentru a forma peptide. Cercetatorii s-au concentrat apoi pe genele care produc proteine secretate in afara celulelor, o caracteristica des intalnita in cazul hormonilor.
Dupa mai multe etape de filtrare, lista a fost redusa la 373 de prohormoni. Algoritmul a estimat ca din acestia ar putea rezulta 2.683 de peptide diferite. O suta dintre ele au fost selectate pentru testare, inclusiv GLP-1, hormonul ale carui efecte sunt imitate de semaglutida.
O peptida foarte mica, dar cu un efect puternic
In testele realizate pe celule asemanatoare neuronilor, GLP-1 a produs reactia anticipata. Activitatea celulelor a crescut de aproximativ trei ori comparativ cu cea observata in grupul de control.
Surpriza a venit insa de la o peptida mult mai mica. BRP, alcatuita din numai 12 aminoacizi, a crescut activitatea neuronala de zece ori fata de nivelul de baza.
Dimensiunea redusa a moleculei face rezultatul cu atat mai interesant. Aminoacizii sunt elementele din care sunt construite proteinele si peptidele, iar o structura cu doar 12 astfel de componente este foarte mica in comparatie cu majoritatea proteinelor din organism.
Numele BRP provine de la prohormonul din care molecula este derivata, BRINP2. Cercetatorii au observat ca peptida nu pare sa copieze exact mecanismul GLP-1, ci activeaza alte cai metabolice si un alt grup de neuroni.
Aceasta diferenta ar putea explica de ce BRP a redus apetitul fara sa provoace, in experimentele pe animale, unele reactii intalnite in cazul semaglutidei.
De ce semaglutida poate provoca efecte in mai multe organe
Semaglutida actioneaza asupra receptorilor GLP-1. Acesti receptori nu se gasesc doar in creier, ci si in intestin, pancreas si alte tesuturi.
Tocmai aceasta raspandire larga explica efectele multiple ale medicamentului. Semaglutida poate reduce pofta de mancare si poate contribui la reglarea glicemiei, dar poate incetini si trecerea alimentelor prin sistemul digestiv.
Pentru unii pacienti, acest mecanism este asociat cu greata, constipatie sau alte manifestari digestive. In plus, anumite tratamente pentru scaderea in greutate pot duce nu doar la pierderea tesutului adipos, ci si la reducerea masei musculare.
BRP pare sa actioneze in principal asupra hipotalamusului. Aceasta regiune mica, aflata in profunzimea creierului, participa la reglarea senzatiei de foame, a temperaturii corpului, a activitatii hormonale si a consumului de energie.
O actiune mai concentrata in aceasta zona ar putea reduce numarul efectelor produse in alte parti ale organismului. Aceasta este, deocamdata, una dintre ipotezele cercetatorilor, nu o certitudine demonstrata la oameni.
Ce au aratat testele pe soareci si mini-porci
Pentru a verifica efectul moleculei asupra apetitului, cercetatorii au testat BRP pe soareci slabi si pe mini-porci. Acestia din urma sunt folositi frecvent in cercetare deoarece metabolismul si comportamentul lor alimentar sunt considerate mai apropiate de cele umane decat in cazul rozatoarelor.
O singura injectie intramusculara, administrata inainte de masa, a redus consumul de hrana in ora urmatoare cu pana la 50% la ambele specii.
Echipa a continuat experimentele pe soareci obezi, carora le-a administrat zilnic BRP timp de 14 zile. Animalele tratate au pierdut, in medie, aproximativ trei grame.
Cea mai mare parte a scaderii a provenit din tesutul adipos. In aceeasi perioada, soarecii din grupul de control au castigat aproximativ trei grame.
Cercetatorii au observat si o imbunatatire a tolerantei la glucoza si insulina. Aceste rezultate sugereaza ca organismul animalelor tratate a gestionat mai eficient zaharul din sange si raspunsul la insulina.
Pentru studiul obezitatii, aceasta observatie este importanta. Controlul greutatii si reglarea glicemiei sunt procese strans legate, iar o substanta care le-ar putea influenta pe ambele ar prezenta interes pentru dezvoltarea viitoare a tratamentelor metabolice.
Efectele secundare obisnuite nu au aparut in teste
Pe langa pierderea in greutate, cercetatorii au urmarit atent comportamentul animalelor. Au analizat miscarea, consumul de apa, manifestarile asemanatoare anxietatii si productia de materii fecale.
Nu au fost observate diferente semnificative intre animalele tratate si cele din grupul de control.
Lipsa modificarilor digestive a fost considerata relevanta, deoarece semaglutida poate incetini tranzitul intestinal. Cercetatorii nu au identificat nici reactii comportamentale asociate greturilor si nici pierderi importante de masa musculara.
Aceste rezultate nu demonstreaza ca BRP nu va avea efecte secundare la oameni. Organismul uman poate reactiona diferit, iar dozele, frecventa administrarii si durata tratamentului pot influenta siguranta unei molecule.
Ele arata insa ca BRP merita cercetata mai departe si ca mecanismul sau ar putea fi diferit de cel al medicamentelor bazate pe GLP-1.
Inteligenta artificiala nu a creat molecula, ci a ajutat la gasirea ei
In astfel de descoperiri, rolul inteligentei artificiale poate fi usor interpretat gresit. BRP nu a fost inventata de un program si nici construita complet de la zero intr-un computer.
Molecula exista in mod natural si provine dintr-o proteina umana. Inteligenta artificiala a ajutat cercetatorii sa o identifice mai repede intr-o cantitate uriasa de date biologice.
Fara un algoritm de filtrare, echipa ar fi trebuit sa analizeze manual un numar foarte mare de proteine si fragmente. Peptide Predictor a redus aria de cautare si a indicat moleculele cu cele mai mari sanse de a avea un efect asupra creierului.
Acesta este unul dintre domeniile in care inteligenta artificiala poate avea un rol important in medicina: nu inlocuieste cercetatorul, ci accelereaza selectia, compararea si prioritizarea informatiilor.
Experimentul de laborator, interpretarea rezultatelor si evaluarea sigurantei raman in responsabilitatea specialistilor.
Ce mai trebuie aflat inainte de testele pe oameni
Cercetatorii incearca acum sa identifice receptorul de pe suprafata celulelor de care se leaga BRP. Receptorii functioneaza ca niste puncte de receptie pentru semnalele transmise de hormoni, medicamente si alte molecule.
Descoperirea receptorului ar ajuta echipa sa inteleaga exact ce se intampla dupa ce BRP intra in organism si cum este modificata senzatia de foame.
O alta problema este durata de actiune. Peptidele mici sunt adesea descompuse rapid, ceea ce poate limita efectul lor. Cercetatorii analizeaza modalitati prin care molecula ar putea ramane activa mai mult timp.
Acest aspect este esential pentru un posibil tratament. O substanta care functioneaza doar pentru o perioada foarte scurta poate fi greu de administrat in mod practic, chiar daca are efecte bune in laborator.
Katrin Svensson, autoarea principala a cercetarii si profesor asistent de anatomie patologica la Stanford Medicine, a cofondat o companie care intentioneaza sa inceapa studii clinice pe oameni. Ea si cercetatoarea Laetitia Coassolo sunt inventatoare pe brevete legate de utilizarea peptidelor BRP in tulburarile metabolice.
De ce rezultatele nu trebuie comparate prea repede cu Ozempic
Asocierea cu Ozempic este usor de inteles. Ambele abordari urmaresc reducerea apetitului si a greutatii corporale, iar BRP a obtinut rezultate puternice in experimentele pe animale.
Totusi, diferenta dintre un studiu preclinic si un tratament utilizat de pacienti este foarte mare. Semaglutida a trecut prin studii ample, evaluari de siguranta si proceduri de autorizare.
BRP se afla la inceputul acestui traseu. Cercetatorii trebuie sa afle daca molecula este sigura pentru oameni, ce doza ar putea fi folosita, cat timp dureaza efectul si daca rezultatele observate la animale pot fi reproduse in studii clinice.
Exista numeroase substante care au functionat bine pe soareci, dar care nu au avut aceleasi efecte la oameni. De aceea, BRP nu poate fi considerata in acest moment un „Ozempic natural” disponibil sau o alternativa dovedita la tratamentele existente.
Ceea ce ofera aceasta descoperire este o noua directie de cercetare. Daca viitoarele studii vor confirma siguranta si eficienta moleculei, BRP ar putea contribui la dezvoltarea unor terapii mai precise pentru obezitate.
Pana atunci, valoarea cea mai clara a studiului este alta: arata ca organismul uman poate ascunde inca molecule cu functii importante, iar inteligenta artificiala le poate scoate la lumina mai repede decat metodele traditionale. Intr-un domeniu in care fiecare nou tratament trebuie evaluat cu multa prudenta, aceasta combinatie dintre biologie si tehnologie deschide o perspectiva promitatoare, dar care trebuie confirmata pas cu pas.
