利用人工智能和機(jī)器人技術(shù)治療脊髓損傷

       通過(guò)使用人工智能 (AI) 和機(jī)器人技術(shù)來(lái)配制治療性蛋白質(zhì)，由羅格斯大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)成功地穩(wěn)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(jìn)組織再生。

       該研究最近發(fā)表在Advanced Healthcare Materials 上，詳細(xì)介紹了該團(tuán)隊(duì)對(duì)軟骨素酶 ABC (ChABC) 的突破性穩(wěn)定性，為應(yīng)對(duì)脊髓損傷的患者提供了新的希望。

       “這項(xiàng)研究代表了人工智能和機(jī)器人技術(shù)首次被用于配制高度敏感的治療性蛋白質(zhì)并大量擴(kuò)展其活性。這是一項(xiàng)重大的科學(xué)成就，”該項(xiàng)目的首席研究員兼助理 Adam Gormley 說(shuō)羅格斯大學(xué)新不倫瑞克分校羅格斯工程學(xué)院 (SOE) 生物醫(yī)學(xué)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(gè)人聯(lián)系。

       “我永遠(yuǎn)不會(huì)忘記在醫(yī)院里的經(jīng)歷，在一次山地自行車(chē)事故后腰部以下癱瘓后，我知道一位親密的大學(xué)朋友可能再也不會(huì)走路了，”戈姆利回憶道。“我們正在開(kāi)發(fā)的療法有朝一日可能會(huì)幫助像我朋友這樣的人減輕他們脊髓上的疤痕并恢復(fù)功能。這是早上醒來(lái)并為進(jìn)一步科學(xué)和潛在療法而奮斗的一個(gè)很好的理由。”

       該研究的主要作者、羅格斯大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士生 Shashank Kosuri 指出，脊髓損傷或 SCI 會(huì)對(duì)患者及其家人的身體、心理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)福祉產(chǎn)生負(fù)面影響。SCI 后不久，炎癥的繼發(fā)級(jí)聯(lián)會(huì)產(chǎn)生致密的疤痕組織，可以抑制或阻止神經(jīng)組織再生。

       在研究中成功穩(wěn)定的酶 ChABC 已知會(huì)降解疤痕組織分子并促進(jìn)組織再生，但它在 98.6° F 的人體溫度下高度不穩(wěn)定，并在幾小時(shí)內(nèi)失去所有活性。Kosuri 指出，這需要以非常高的劑量進(jìn)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(huán)境中穩(wěn)定它們。為了穩(wěn)定酶，研究人員利用人工智能驅(qū)動(dòng)的方法和液體處理機(jī)器人來(lái)合成和測(cè)試多種共聚物穩(wěn)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(xiàn)良好的共聚物，但 Kosuri 報(bào)告說(shuō)，一種共聚物組合甚至可以持續(xù)保留 30% 的酶長(zhǎng)達(dá)一周，這對(duì)于尋求脊髓損傷護(hù)理的患者來(lái)說(shuō)是一個(gè)有希望的結(jié)果。

       該研究得到了美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和新澤西州脊髓研究委員會(huì)資助的資助。除了葛姆雷和科蘇里，羅格斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)還包括國(guó)企李彩教授和特聘教授馬丁·亞木什，以及幾名國(guó)企附屬學(xué)生。普林斯頓大學(xué)化學(xué)與生物工程系的教師和學(xué)生也參與了該項(xiàng)目。