Menemukan obat baru – disebut “penemuan obat” – adalah tugas yang mahal dan memakan waktu. Tetapi jenis kecerdasan buatan yang disebut pembelajaran mesin dapat mempercepat proses secara besar-besaran dan melakukan pekerjaan dengan harga yang lebih murah.
Rekan-rekan saya dan saya baru-baru ini menggunakan teknologi ini untuk menemukan tiga kandidat obat senolitik yang menjanjikan – obat yang memperlambat penuaan dan mencegah penyakit terkait usia.
Senolitik bekerja dengan membunuh sel-sel senescent. Ini adalah sel yang "hidup" (aktif secara metabolik), tetapi tidak dapat lagi bereplikasi, oleh karena itu nama panggilannya: sel zombie.
Ketidakmampuan untuk meniru belum tentu merupakan hal yang buruk. Sel-sel ini telah mengalami kerusakan pada DNA mereka – misalnya, sel-sel kulit yang rusak akibat sinar matahari – sehingga menghentikan replikasi akan menghentikan penyebaran kerusakan.
Tapi sel tua tidak selalu merupakan hal yang baik. Mereka mengeluarkan a campuran protein inflamasi yang dapat menyebar ke sel tetangga. Selama seumur hidup, sel-sel kita mengalami rentetan serangan, mulai dari sinar UV hingga paparan bahan kimia, sehingga sel-sel ini menumpuk. Peningkatan jumlah sel tua telah terlibat dalam a berbagai penyakit, termasuk diabetes tipe 2, COVID, fibrosis paru, osteoartritis, dan kanker.
Studi pada tikus laboratorium telah menunjukkan bahwa menghilangkan sel-sel tua, menggunakan senolitik, dapat memperbaiki penyakit ini. Obat ini dapat membunuh sel zombie sekaligus menjaga sel sehat tetap hidup.
Sekitar 80 senolitik diketahui, tetapi hanya dua yang telah diuji pada manusia: kombinasi dari dasatinib dan quercetin. Akan sangat bagus untuk menemukan lebih banyak senolitik yang dapat digunakan dalam berbagai penyakit, tetapi membutuhkan waktu sepuluh hingga 20 tahun dan miliaran dolar untuk obat untuk membuatnya ke pasar.
Hasil dalam lima menit
Rekan-rekan saya dan saya – termasuk para peneliti dari Universitas Edinburgh dan Dewan Riset Nasional Spanyol IBBTEC-CSIC di Santander, Spanyol – ingin mengetahui apakah kami dapat melatih model pembelajaran mesin untuk mengidentifikasi kandidat obat senolitik baru.
Untuk melakukan ini, kami memberi makan model AI dengan contoh yang diketahui senolitik dan non-senolitik. Model belajar membedakan keduanya, dan dapat digunakan untuk memprediksi apakah molekul yang belum pernah mereka lihat sebelumnya juga bisa menjadi senolitik.
Saat memecahkan masalah pembelajaran mesin, kami biasanya menguji data pada berbagai model terlebih dahulu karena beberapa di antaranya cenderung berperforma lebih baik daripada yang lain. Untuk menentukan model dengan performa terbaik, di awal proses, kami memisahkan sebagian kecil data pelatihan yang tersedia dan menyembunyikannya dari model hingga setelah proses pelatihan selesai. Kami kemudian menggunakan data pengujian ini untuk menghitung berapa banyak kesalahan yang dibuat model. Orang yang membuat kesalahan paling sedikit, menang.
Kami menentukan model terbaik kami dan mengaturnya untuk membuat prediksi. Kami memberinya 4,340 molekul dan lima menit kemudian ia memberikan daftar hasil.
Model AI mengidentifikasi 21 molekul dengan skor tertinggi yang dianggap memiliki kemungkinan tinggi sebagai senolitik. Jika kami telah menguji 4,340 molekul asli di laboratorium, itu akan membutuhkan setidaknya beberapa minggu kerja intensif dan £50,000 hanya untuk membeli senyawa, belum termasuk biaya mesin dan pengaturan eksperimental.
Kami kemudian menguji calon obat ini pada dua jenis sel: sehat dan tua. Hasilnya menunjukkan bahwa dari 21 senyawa, tiga (periplocin, oleandrin dan ginkgetin) mampu menghilangkan sel-sel tua, sekaligus menjaga sebagian besar sel normal tetap hidup. Senolitik baru ini kemudian menjalani pengujian lebih lanjut untuk mempelajari lebih lanjut tentang cara kerjanya di dalam tubuh.
Eksperimen biologis yang lebih rinci menunjukkan bahwa, dari ketiga obat tersebut, oleandrin lebih efektif daripada obat senolitik dengan kinerja terbaik dari jenisnya.
Dampak potensial dari pendekatan interdisipliner ini – yang melibatkan ilmuwan data, ahli kimia, dan ahli biologi – sangat besar. Dengan data berkualitas tinggi yang cukup, model AI dapat mempercepat pekerjaan luar biasa yang dilakukan ahli kimia dan ahli biologi untuk menemukan perawatan dan obat untuk penyakit – terutama yang tidak terpenuhi kebutuhannya.
Setelah memvalidasinya dalam sel tua, kami sekarang menguji ketiga kandidat senolitik dalam jaringan paru-paru manusia. Kami berharap dapat melaporkan hasil kami berikutnya dalam waktu dua tahun.
Tentang Penulis
Vanessa Smer-Barreto, Peneliti, Institut Genetika dan Kedokteran Molekuler, Universitas Edinburgh
Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.
Buku terkait:
Tubuh Menjaga Skor: Otak Pikiran dan Tubuh dalam Penyembuhan Trauma
oleh Bessel van der Kolk
Buku ini mengeksplorasi hubungan antara trauma dan kesehatan fisik dan mental, menawarkan wawasan dan strategi untuk penyembuhan dan pemulihan.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
Napas: Ilmu Baru Seni yang Hilang
oleh James Nestor
Buku ini mengeksplorasi ilmu dan praktik pernapasan, menawarkan wawasan dan teknik untuk meningkatkan kesehatan fisik dan mental.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
Paradoks Tumbuhan: Bahaya Tersembunyi dalam Makanan "Sehat" yang Menyebabkan Penyakit dan Kenaikan Berat Badan
oleh Steven R. Gundry
Buku ini mengeksplorasi hubungan antara diet, kesehatan, dan penyakit, menawarkan wawasan dan strategi untuk meningkatkan kesehatan dan kebugaran secara keseluruhan.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
Kode Imunitas: Paradigma Baru untuk Kesehatan Sejati dan Anti Penuaan Radikal
oleh Joel Greene
Buku ini menawarkan perspektif baru tentang kesehatan dan kekebalan, berdasarkan prinsip-prinsip epigenetik dan menawarkan wawasan dan strategi untuk mengoptimalkan kesehatan dan penuaan.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
Panduan Puasa Lengkap: Sembuhkan Tubuh Anda Melalui Puasa Intermiten, Hari Alternatif, dan Perpanjangan
oleh Dr. Jason Fung dan Jimmy Moore
Buku ini mengeksplorasi ilmu dan praktik puasa yang menawarkan wawasan dan strategi untuk meningkatkan kesehatan dan kebugaran secara keseluruhan.
