Многообещающее лечение остеопороза представлено

Исследователи из Международного онкологического центра Пекинского университета и Школы и больницы стоматологии Пекинского университета совершили groundbreaking открытие в борьбе с остеопорозом. Используя алгоритм глубокого обучения, они определили противомалярийный препарат дигидроартемизинин (DHA) как потенциальное средство лечения этого изнурительного заболевания костей. 

Было показано, что DHA эффективно обращает вспять потерю костной массы, связанную с остеопорозом, сохраняя «стволовость» мезенхимальных стволовых клеток костного мозга (BMMSC). Этот прорыв имеет потенциал революционизировать лечение остеопороза, даря надежду миллионам пострадавших людей.

Новый подход к лечению остеопороза

Остеопороз — дегенеративное заболевание, поражающее скелетную систему, представляет собой значительную проблему для здоровья, особенно для пожилых людей. Оно характеризуется потерей плотности костной ткани и ухудшением микроструктуры кости. У здоровых людей существует тонкий баланс между остеобластами, ответственными за формирование кости, и остеокластами, занимающимися резорбцией кости. Однако, когда остеокласты становятся чрезмерно активными, это приводит к потере костной массы, что является отличительной чертой остеопороза.

Ключевую роль в остеопорозе играют мезенхимальные стволовые клетки костного мозга (BMMSC), являющиеся предшественниками остеобластов. Они обеспечивают постоянный приток функциональных остеобластов для восстановления кости как путем дифференцировки, так и за счет стабильной пролиферации. Этот баланс необходим для поддержания здоровья и регенерации костей.

Однако во время развития остеопороза BMMSC имеют тенденцию превращаться в жировые клетки (адипоциты), что значительно снижает их регенеративный потенциал. Следовательно, восстановление функции этих мультипотентных клеток имеет первостепенное значение для решения проблемы остеопороза.

Использование глубокого обучения для раскрытия потенциала DHA

Исследовательская группа под руководством Чжэнвэя Сие, доктора философии, из Пекинского университета, использовала возможности глубокого обучения для прогнозирования клеточных реакций на лекарственные препараты. Эта новаторская система прогнозирования эффективности на основе глубокого обучения (DLEPS) ранее успешно применялась для выявления новых лекарств от различных заболеваний, включая ожирение, гиперурикемию и НАСГ.

Для своего текущего исследования команда использовала этот инновационный алгоритм для поиска новой терапевтической стратегии лечения остеопороза, сосредоточившись на BMMSC. Алгоритм проанализировал профили дифференциально экспрессируемых генов (DEG) у новорожденных и взрослых мышей, выявив дигидроартемизинин (DHA) в качестве одного из соединений с наивысшим рейтингом. DHA, традиционный экстракт китайских трав и ключевой компонент лечения малярии, был идентифицирован за его способность стимулировать стволовость BMMSC, что является важным фактором поддержания здорового костного гомеостаза.

Исследования in vivo продемонстрировали, что введение экстракта DHA в течение шести недель модели остеопороза у овариэктомированных (OVX) мышей значительно уменьшило потерю костной массы в бедренных костях животных и почти полностью сохранило структуру кости. Этот эффект был достигнут за счет восстановления эндогенной стволовости BMMSC у мышей OVX и коррекции смещения в сторону адипогенеза над остеогенезом.

Для дальнейшего повышения эффективности доставки лекарств исследователи разработали надежную систему на основе наночастиц, загруженных DHA, предназначенных для нацеливания на кость. Эти мезопористые кремнеземные наночастицы (MSN) были конъюгированы с нацеливающим на кость алендронатом (ALN) для эффективной доставки DHA. Последующие эксперименты in vivo дали многообещающие результаты: мыши, получавшие наночастицы MSN-ALN@DHA, показали характеристики кости, аналогичные контрольной группе, без признаков токсичности.

Кроме того, команда выяснила, что DHA взаимодействует с BMMSC, сохраняя их стволовость и в конечном итоге генерируя больше остеобластов. Кроме того, MSN-ALN оказывает собственное ограниченное противоостеопоротическое действие.

Совокупные результаты этого groundbreaking исследования указывают на то, что дигидроартемизинин (DHA) обладает огромным потенциалом в качестве терапевтического средства для лечения остеопороза. В частности, эта работа подчеркивает потенциал подходов глубокого обучения для ускорения разработки лекарств и развития персонализированной медицины.