حفظ سلامت کلیه ها با دست هوش مصنوعی

کلیه ها فیلترهایی هستند که از خون ما در برابر مواد زائد محافظت می کنند. اما برای هزاران کودکی که با بیماری کلیوی روبرو هستند، این جفت اندام از انجام این وظیفه حیاتی کوتاهی می‌کند.

در یک زیرمجموعه نادر از بیماران، علت جهش‌هایی است که پروتئین سیستینوزین را از حذف اسید آمینه سیستین از لیزوزوم‌های سلول، محفظه‌ای که ضایعات سلولی در آن تجزیه می‌شود، باز می‌دارد. با تجمع سیستین، کریستال‌هایی تشکیل می‌شود و به سلول‌ها آسیب می‌رساند که در صورت عدم درمان می‌تواند باعث نارسایی کلیه شود. تنها داروی تایید شده، سیستامین، از انباشته شدن سیستین جلوگیری می کند، اما ممکن است مصرف چند بار در روز یک قرص برای کودکان دشوار باشد. مهم این است که بیماری های کلیوی را کند می کند، اما آنها را درمان نمی کند. او گفت: «یک نیاز برآورده نشده بزرگ وجود دارد اولیویه دیوستمحقق کلیه در دانشگاه زوریخ.

در مطالعه اخیر در ارتباطات طبیعتدوویست و الساندرو لوسیانییکی از همکاران محقق کلیه در دانشگاه زوریخ، برای درک بهتر چگونگی آسیب رساندن سیستین به کلیه ها و یافتن اهداف جدیدی که می تواند به توقف بیماری کمک کند، با یکدیگر همکاری کردند.¹ برای شروع، آن‌ها یک باغ‌خانه از مدل‌های حیوانی با جهش‌هایی ایجاد کردند که سیستینوزین را از موش گرفته تا گورخرماهی از بین می‌برد یا کاهش می‌دهد. با جستجوی تغییرات موازی در مسیرهای مولکولی در بسیاری از گونه های مختلف، آنها امیدوارند که مسیر مرکزی را که توسط جهش های سیستینوزین مختل شده است، پیدا کنند.

محققان ژن‌ها و پروتئین‌های مختلف را اندازه‌گیری کردند و با ابزار هوش مصنوعی جدیدی به نام آن‌ها را تجزیه و تحلیل کردند PandaOmics از پزشکی اینسیلیکو.² این نرم افزار از انواع مختلف داده های مولکولی از نمونه های سالم و بیمار برای پیش بینی مولکول های بالقوه ای که می توانند پروفایل های سلولی سالم را بازیابی کنند، استفاده می کند. این تیم بر روی اهداف دارویی موجود برای تسهیل ترجمه یافته ها به بیماران تمرکز کرد.

مسیر بالایی که در تمام مدل های حیوانی تحت تاثیر قرار می گیرد توسط mTORC1 هدایت می شود، یک مولکول متابولیک مرکزی که رشد را کنترل می کند. به نظر می رسد که فعالیت mTORC1 در حیوانات دارای جهش سیستینوزین افزایش یافته است و با تحقیقات بیشتر، محققان دریافتند که این تمایز طبیعی سلول های تخصصی در کلیه را مختل می کند. بخشی از کلیه به نام توبول پروگزیمال – جایی که آب، مواد مغذی و سایر مولکول‌های کوچک از ادرار به خون بازجذب می‌شوند – به‌ویژه با این مشکل مواجه شد.

DeWuist گفت: “سلول های اپیتلیال لوله های پروگزیمال کلیه سلول های بسیار پیچیده ای هستند.” به محض اینکه مشکلی در تمایز ایجاد شود، می توانید از دست دادن بسیاری از مواد مغذی در ادرار را مشاهده کنید.

mTORC1 در بسیاری از بیماری های دیگر مانند سرطان و تخریب عصبی نقش دارد و در حال حاضر داروهایی وجود دارند که می توانند فعالیت آن را کاهش دهند. با استفاده از یکی از این داروها، راپامایسین، محققان نشان دادند که می توانند عملکرد کلیه را در لاروهای گورخرماهی با سیستینوزین بهبود بخشند. جهش ها با این حال، به گفته Devuyst، این دارو ممکن است بهترین درمان برای سیستینوز در انسان نباشد. یک محدودیت این است که عوارض جانبی زیادی دارد. او گفت: «ما باید چیز دیگری پیدا کنیم، اما این مطالعه دلیلی بر اصل بود. Devuyst تشویق شد تا ببیند که هدف قرار دادن mTORC1 در سنین پایین می‌تواند از آسیب ویرانگر کلیه جلوگیری کند، اگرچه از تجمع سیستین جلوگیری نمی‌کند. او و لوسیانی قصد دارند داروهای دیگری را که شناخته شده برای مهار مسیر mTORC1 یا سایر اهداف پیش بینی شده توسط PandaOmics شناخته شده است، بررسی کنند.

ماتیاس سیمونزمحقق بیماری کلیه در دانشگاه هایدلبرگ نیز می خواهد شواهد بیشتری ببیند که کاهش فعالیت mTORC1 عملکرد کلیه را در دراز مدت بهبود می بخشد. با این حال، او شواهد را تا کنون قانع‌کننده می‌داند، به‌ویژه به این دلیل که شامل مدل‌های مختلف حیوانی می‌شود. وی خاطرنشان کرد که مطالعات قبلی یافته های متناقضی در مورد نقش mTORC1 در سیستینوز داشته اند. “در این راستا، این قطعی ترین مطالعه ای است که رابطه تنظیمی بین سیستین را ایجاد می کند. CTNSو mTORC1،” او گفت. “به میدان نظم می بخشد.”

منابع:

1. برکز ام، و همکاران. صادرات سیستین لیزوزومی سیگنال دهی mTORC1 را برای هدایت تخصصی سرنوشت سلول های اپیتلیال کلیه تنظیم می کند.. ارتباطات طبیعت. 2023؛ 14 (1): 3994.
2. اوزروف چهارم و دیگران. تجزیه و تحلیل تجزیه شبکه فعالسازی مسیر سیلیکو (iPANDA) به عنوان روشی برای توسعه نشانگرهای زیستی. ارتباطات طبیعت. 2016; 7: 13427.