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使用AI查找COVID-19的肽疗法
2020-04-27    阅读量:30482    新闻来源:互联网     |  投稿

到目前为止,我确定您知道研究人员正在以惊人的速度寻找药物并开发针对SARS-CoV-2的疫苗,SARS-CoV-2是一种新型冠状病毒,可导致2019年的冠状病毒病(COVID-19)。

使用AI查找COVID-19的肽疗法 ,stylechina.com

Nuritas,一家生物技术公司,专注于利用人工智能(AI)来发现治疗性多肽,是加入战斗的任务其强大的AI平台发现,可作为治疗的COVID-19肽。


Nuritas首席执行官,创始人兼代理CSO的Nora Khaldi博士对BioSpace表示:“我们将AI应用于尚未开发的肽化学领域,以寻找肽治疗剂stylechina.com。” “我们的目标是找到具有生物利用度和针对目标靶标或途径的更好生物活性的生物活性肽。”


为什么是肽?


肽,短的氨基酸链(认为是小蛋白质),在每种生物中都非常丰富。它们由于分子的大小而成为分子的“金发姑娘” –不能太小(像小分子一样),也不能太大(像抗体之类的生物制品)。它们足够大,可以用较大的结合袋结合细胞靶标,但又足够小,可以进入细胞内,从而使它们可以接触细胞内更多的靶标。


“肽可以追随小分子和生物制剂无法达到的目标,例如非结构化目标和具有大结合口袋的目标,” Khaldi解释说。


尽管它们具有独特的功能和广泛的可定制性,但在很大程度上尚未开发出肽作为潜在的治疗剂。截至2017年3月,市场上仅批准了60种肽类药物,还有155种正在积极进行临床开发。


“我们希望专注于肽,因为它们是我们身体交流的最佳自然方式,” Khaldi补充说。“解决我们医疗问题的所有解决方案都已存在-我们只是尚未找到它们。”


Nuritas 的AI平台


Nuritas的肽查找器(NΠΦ)平台将数据库与数以千计的具有多年实验经验的肽相结合,具有最先进的机器学习(ML)架构,可以识别对目标或靶标通路具有活性的肽。


“我们使用过去五年来完成的数千个实验的结果,以及我们专有蛋白质组学数据库的数据以及科学文献中精心挑选的数据,作为我们有监督和无监督的ML模型的训练数据,” Khaldi解释说。


除了进行内部测试外,Nuritas还收集了来自世界各地的蛋白质组样品,并通过质谱进行表征,从而使研究人员能够识别和量化通常存在于单一蛋白质组来源中的300亿种肽中的目标肽。


Nuritas还使用可以“阅读”在线出版的科学文献的软件,自动提取有意义的相关数据以添加到其数据库中。然后,数据管理员会解析提取的信息以确保其质量,然后再将其添加到为平台提供能量的肽数据主体中。


要开始肽搜索过程,您需要输入所需的内容,就像选中一堆复选框或在搜索引擎中过滤搜索一样。一旦选择了所需的肽特性并确定了目标,该算法将搜索数据库并找到与您的搜索查询匹配的肽。


该算法可以执行目标搜索和非目标搜索,具体取决于您是否知道感兴趣的目标。如果目标未知,则可以将要调节的途径(如疾病中失调的途径)输入AI算法。AI将找到可以调节所需途径的肽,从而使研究人员能够在实验室中进行实验,以确定每种肽在该途径中的靶向目标。


一旦找到肽命中物,就可以对其进行合成并在实验室中进行测试。将测试结果放回数据库中,算法将使用此新信息再次运行,从而生成更匹配的肽命中。在确定有希望的肽之前,重复此过程几次。


一旦在实验室中制备和测试,通过算法识别出的肽中有60%以上具有针对目标的所需活性。


“通过将毒性,生物相关性和靶标数据纳入初始肽搜索中,您可以降低药物开发的风险,因此您知道这些肽命中物会以合适的毒性谱与所需靶标结合,” Khaldi评论道。


可以通过计算机建模(称为计算化学)进一步优化已验证的多肽命中率,以增加所需的特性,例如增强的多肽稳定性。然后可以在临床试验中制备和测试这些优化的肽。


与巴斯夫合作,Peptide Finder平台确定了第一个被AI发现的抗炎产品,称为PeptAIde,这是一种基于植物的肽混合物,旨在调节运动后的炎症。


使用他们的AI平台进行COVID-19药物发现


现在,Nuritas正在扩大其发现努力,以探索一种解决COVID-19症状的疗法。


卡尔迪说:“目前有很多研究针对COVID-19疫苗的研究,这很了不起,但是我们还需要集中精力寻找可以治疗COVID-19的人的疗法。” “即使有疫苗,也会有人生病并需要药物。”


Nuritas正在使用其AI平台搜索对COVID-19靶具有活性的肽。他们将有两个致力于COVID-19肽鉴定的项目:一个用于鉴定靶向SARS-CoV-2如何劫持细胞的抗病毒肽,另一个用于鉴定在不抑制整个免疫系统的情况下局部减轻肺部炎症的肽。


对于第一个项目,Nuritas研究人员将搜索已经在临床试验中测试过的肽类药物数据库。通过重新利用已经在临床上研究的肽,它们可以将任何SARS-CoV-2-活性肽快速转移到COVID-19的临床研究中。


与其他冠状病毒一样,SARS-CoV-2 通过使用ACE2受体(和其他一些酶,如蛋白酶)感染人类细胞,然后劫持细胞以生产出更多的病毒副本。第一个项目旨在鉴定从最初进入细胞到病毒复制过程的任何时候都能阻断病毒的肽段。科学家可以鉴定与已知靶标结合的肽,同时鉴定可以由肽调节的新的COVID-19靶标。


“通常,病毒通过蛋白质相互作用来劫持细胞,” Khaldi解释说。“我们如何阻止这种相互作用,最终阻止病毒劫持细胞?最好的方法是使用肽。”


使用AI平台将需要4到5个月才能找到肽命中。一旦找到有希望的肽,它们将由最初制造该肽的公司制造或获得,并传递给可以在COVID样品和组织上测试该肽的合作者。


第二个项目是较长期的,旨在解决冠状病毒患者在重病时和康复后面临的肺部问题。对中国78例严重急性呼吸综合征(SARS)患者进行的为期15年的随访研究表明,肺纤维化是一个长期的问题。


在COVID-19患者中,某些炎症的免疫标记物,例如白介素6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)显着升高。批准用于其他疾病的IL-6抑制剂已经在临床试验中测试了COVID-19例,其中托珠单抗(的Actemra)在中国,美国和其他国家的,并且将sarilumab(Kevzara)在美国和其他国家。


但是,IL-6抑制剂药物会引起全身性免疫抑制。Nuritas的目标是创造一种吸入肽混合物,可直接将肺部炎症降低至正常水平,而不抑制整个人体的免疫系统。理想情况下,COVID-19患者应在症状开始时开始服用吸入药物,以减轻炎症和肺纤维化的程度,直至病情恶化。


因为SARS-CoV-2病毒以与其他冠状病毒类似的方式劫持细胞并影响患者的免疫系统,所以任何已确定的COVID-19肽药物也可能用于治疗其他冠状病毒疾病,例如SARS和MERS。治疗肺纤维化的药物也可以用于其他引起纤维化的疾病。


“显然,可能需要不止一种解决方案来减轻COVID-19大流行的影响,Nuritas团队渴望利用我们专有的AI平台,” Khaldi在公司的新闻稿中说。


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