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利用人工智能和機器人技術治療脊髓損傷

放大字體  縮小字體 發布日期:2022-03-11  來源:羅格斯大學  瀏覽次數:1391
       通過使用人工智能 (AI) 和機器人技術來配制治療性蛋白質,由羅格斯大學研究人員領導的團隊成功地穩定了一種酶,該酶能夠降解脊髓損傷引起的疤痕組織并促進組織再生。

       該研究最近發表在Advanced Healthcare Materials 上,詳細介紹了該團隊對軟骨素酶 ABC (ChABC) 的突破性穩定性,為應對脊髓損傷的患者提供了新的希望。

       “這項研究代表了人工智能和機器人技術首次被用于配制高度敏感的治療性蛋白質并大量擴展其活性。這是一項重大的科學成就,”該項目的首席研究員兼助理 Adam Gormley 說羅格斯大學新不倫瑞克分校羅格斯工程學院 (SOE) 生物醫學工程教授。

       Gormley 表示,他的研究在一定程度上也是出于與脊髓損傷的個人聯系。

       “我永遠不會忘記在醫院里的經歷,在一次山地自行車事故后腰部以下癱瘓后,我知道一位親密的大學朋友可能再也不會走路了,”戈姆利回憶道。“我們正在開發的療法有朝一日可能會幫助像我朋友這樣的人減輕他們脊髓上的疤痕并恢復功能。這是早上醒來并為進一步科學和潛在療法而奮斗的一個很好的理由。”

       該研究的主要作者、羅格斯大學生物醫學工程博士生 Shashank Kosuri 指出,脊髓損傷或 SCI 會對患者及其家人的身體、心理和社會經濟福祉產生負面影響。SCI 后不久,炎癥的繼發級聯會產生致密的疤痕組織,可以抑制或阻止神經組織再生。

       在研究中成功穩定的酶 ChABC 已知會降解疤痕組織分子并促進組織再生,但它在 98.6° F 的人體溫度下高度不穩定,并在幾小時內失去所有活性。Kosuri 指出,這需要以非常高的劑量進行多次昂貴的輸注,以保持治療效果。

       合成共聚物能夠包裹酶,如 ChABC,并在惡劣的微環境中穩定它們。為了穩定酶,研究人員利用人工智能驅動的方法和液體處理機器人來合成和測試多種共聚物穩定 ChABC 并將其活性保持在 98.6° F 的能力。

       雖然研究人員能夠確定幾種表現良好的共聚物,但 Kosuri 報告說,一種共聚物組合甚至可以持續保留 30% 的酶長達一周,這對于尋求脊髓損傷護理的患者來說是一個有希望的結果。

       該研究得到了美國國立衛生研究院、美國國家科學基金會和新澤西州脊髓研究委員會資助的資助。除了葛姆雷和科蘇里,羅格斯大學的研究團隊還包括國企李彩教授和特聘教授馬丁·亞木什,以及幾名國企附屬學生。普林斯頓大學化學與生物工程系的教師和學生也參與了該項目。 
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