Pesquisadores estabilizaram com sucesso uma enzima que é capaz de degradar o tecido cicatricial como resultado de lesão medular com a ajuda de Inteligência Artifical (IA) e robótica.
Fonte: Rutgers
Ao empregar inteligência artificial (IA) e robótica para formular proteínas terapêuticas, uma equipe liderada por pesquisadores da Rutgers estabilizou com sucesso uma enzima capaz de degradar o tecido cicatricial resultante de lesões na medula espinhal e promover a regeneração tecidual.
O estudo, publicado recentemente na Advanced Healthcare Materials, detalha a estabilização inovadora da enzima Chondroitinase ABC, (ChABC), oferecendo uma nova esperança para pacientes que lidam com lesões na medula espinhal.
"Este estudo representa uma das primeiras vezes que a inteligência artificial e a robótica têm sido usadas para formular proteínas terapêuticas altamente sensíveis e estender sua atividade em uma quantidade tão grande. É uma grande conquista científica", disse Adam Gormley, principal pesquisador do projeto e professor assistente de engenharia biomédica na Rutgers School of Engineering (SOE) na Rutgers University-New Brunswick.
Gormley expressou que sua pesquisa também é motivada, em parte, por uma conexão pessoal com a lesão medular.
"Nunca esquecerei de estar no hospital e aprender que um amigo próximo da faculdade provavelmente nunca mais voltaria a andar depois de ficar paralisado da cintura para baixo após um acidente de mountain bike", lembrou Gormley. "A terapia que estamos desenvolvendo pode um dia ajudar pessoas como meu amigo a diminuir a cicatriz em suas medulas espinhais e recuperar a função. Esta é uma ótima razão para acordar de manhã e lutar para promover a ciência e a terapia potencial."
Shashank Kosuri, estudante de doutorado em engenharia biomédica da Rutgers SOE e autor principal do estudo, observou que lesões na medula espinhal, ou SCIs, podem impactar negativamente o bem-estar físico, psicológico e socioeconômico dos pacientes e suas famílias. Logo após um SCI, uma cascata secundária de inflamação produz um tecido cicatricial denso que pode inibir ou prevenir a regeneração do tecido nervoso.
A enzima estabilizada com sucesso no estudo, ChABC, é conhecida por degradar moléculas de tecido cicatricial e promover a regeneração tecidual, mas é altamente instável à temperatura do corpo humano de 98,6° F. e perde toda a atividade em poucas horas. Kosuri observou que isso requer múltiplas infusões caras em doses muito altas para manter a eficácia terapêutica.
Copolímeros sintéticos são capazes de envolver enzimas como chabc e estabilizá-las em microambientes hostis. Para estabilizar a enzima, os pesquisadores utilizaram uma abordagem orientada por IA com robótica de manuseio líquido para sintetizar e testar a capacidade de numerosos copolímeros de estabilizar o ChABC e manter sua atividade a 98,6° F.
Embora os pesquisadores tenham conseguido identificar vários copolímeros que tiveram um bom desempenho, Kosuri relatou que uma combinação de copolímeros continuou a reter 30% da enzima por até uma semana, um resultado promissor para pacientes que procuram atendimento por lesões na medula espinhal.
Financiamento: O estudo recebeu apoio de bolsas financiadas pelos Institutos Nacionais de Saúde, pela Fundação Nacional de Ciência e pela Comissão de Pesquisa da Medula Espinhal de Nova Jersey. Além de Gormley e Kosuri, a equipe de pesquisa rutgers também incluiu o professor li cai e o professor distinto Martin Yarmush, bem como vários estudantes afiliados ao SOE. Professores e alunos do Departamento de Engenharia Química e Biológica da Universidade de Princeton também colaboraram no projeto.
“Machine-Assisted Discovery of Chondroitinase ABC Complexes toward Sustained Neural Regeneration” by Adam Gormley et al. Advanced Healthcare Materials