Eine synthetische Biologieplattform, die die Kontrolle über altersbedingte Stressreaktionen ermöglicht

Integrated Biosciences, ein Biotechnologieunternehmen, das synthetische Biologie und maschinelles Lernen zur Bekämpfung des Alterns kombiniert, kündigte heute in Zusammenarbeit mit Forschern der University of California Santa Barbara eine Arzneimittelforschungsplattform an, die eine präzise Steuerung der integrierten Stressreaktion (ISR), eines biologischen Signalwegs, ermöglicht das von Zellen als Reaktion auf eine Vielzahl pathologischer und altersbedingter Zustände aktiviert wird.

Eine neue Veröffentlichung mit dem Titel „Optogenetische Kontrolle der integrierten Stressreaktion enthüllt proportionale Kodierung und die Stressgedächtnislandschaft“, verfasst von Firmengründern und auf dem Cover von Zellsysteme beschreibt eine Technik, die die ISR virtuell durch Licht auslöst und zeigt, wie die Anhäufung von Stress im Laufe der Zeit die Reaktion einer Zelle von der Anpassung zur Apoptose (programmierter Zelltod) verschiebt.

„Unsere Plattform versetzt Zellen auf sehr reale Weise in eine virtuelle Realität und lässt sie Stress erleben, ohne dass physische Stressoren vorhanden sind“, sagte Maxwell Wilson, Ph.D., Mitbegründer von Integrated Biosciences und Assistenzprofessor für Molekulare, Zell- und Entwicklungsbiologie an der University of California Santa Barbara.

„Diese Arbeit ist ein wichtiger Fortschritt, da sie auf einem lichtaktivierten Schalter zur Steuerung des ISR beruht, der für das Altern von entscheidender Bedeutung ist, und nicht auf den Einsatz chemischer Gifte, die in diesem Forschungsbereich üblich sind. Unsere Plattform für synthetische Biologie ermöglicht bisher unmögliche Medikamente.“ Entdeckung, weil sie die durch chemische Gifte verursachten Kollateralschäden vermeidet und es uns ermöglicht, direkte Auswirkungen von Medikamentenkandidaten auf die Stressreaktion der Zelle zu beobachten und eine schnelle und genaue Entfaltung des Ziels durchzuführen.“

Das „zelluläre Virtual-Reality“-System von Integrated Biosciences adaptiert die Optogenetik, eine von Neurowissenschaftlern entwickelte Forschungsmethode, um bestimmte Neuronen zu aktivieren, indem sie sie so verdrahten, dass sie als Reaktion auf Lichtblitze feuern. In der Plattform von Integrated Biosciences wurden Neurogliom- und Osteosarkom-Krebszellen genetisch so verändert, dass ihr ISR auf Licht reagieren konnte.

Die Forschung ergab, dass sowohl Dauer als auch Intensität die Reaktion einer Zelle auf den Stress in der virtuellen Realität bestimmen und dass die Anhäufung von Stress im Laufe der Zeit eine wichtige Rolle bei der Reaktion der Zelle spielt. Vorübergehender Stress führt zu einer adaptiven Reaktion, die eine Zelle vor Schäden schützt, eine längere Aktivierung des ISR führt jedoch zum Zelltod. Da die ISR ein Schlüsselmerkmal des Alterns darstellt, beeinflussen diese Erkenntnisse die Entscheidungen über das Zellschicksal, die Zellen mit zunehmendem Alter treffen.

Der Zellsysteme Das Papier stellt die zweite große Veröffentlichung im Zusammenhang mit Integrated Biosciences dar. A Naturalterung Der im Mai veröffentlichte Artikel „Discovering small-molecule senolytics with deep neural Networks“ zeigte, wie künstliche Intelligenz (KI) genutzt werden kann, um neuartige Senolytika, Anti-Aging-Verbindungen, die seneszierende „Zombie“-Zellen selektiv eliminieren, zu entdecken.

Diese Verbindungen haben sich hinsichtlich ihrer Fähigkeit zur Behandlung altersbedingter Krankheiten wie Fibrose, Neurodegeneration und Krebs als vielversprechend erwiesen, waren in klinischen Studien jedoch mit Herausforderungen konfrontiert. Der Naturalterung In der Studie wurden drei Medikamentenkandidaten identifiziert, die eine vergleichbare Wirksamkeit und bessere medizinisch-chemische Eigenschaften aufweisen als die vielversprechendsten Senolytika, die derzeit untersucht werden.

Durch die Kombination der in diesen beiden Veröffentlichungen beschriebenen Spitzentechnologien – KI-gesteuerte Entdeckung kleiner Moleküle und präzise synthetische Kontrolle alterungsbedingter Signalwege – generiert Integrated Biosciences beispiellose Arten von Daten über die Aktivitäten und Eigenschaften seiner Anti-Aging-Medikamentenkandidaten , wodurch das Risiko künftiger klinischer Studien, die auf altersbedingte Krankheiten abzielen, erheblich verringert wird.

„Diese Studie zeigt eine wichtige Säule der Plattform von Integrated Biosciences – dass das Unternehmen die synthetische Biologie und insbesondere die Optogenetik nutzen kann, um altersbedingte zelluläre Signalwege zu kontrollieren. Diese Technologie ermöglicht die Entdeckung neuartiger Arzneimittel und ermöglicht es uns, spezifische Aspekte abzufragen.“ der Zellbiologie, die schnellere, zielgerichtete Medikamentenscreenings mit integrierter Wirkungsvalidierung ermöglichen“, sagte James J. Collins, Ph.D., Termeer-Professor für Medizintechnik und Wissenschaft am MIT.