В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, учёные из компании Integrated Biosciences представили первую в своём роде оптогенетическую платформу для скрининга. Эта платформа разработана для обнаружения малых молекул, которые могут быть использованы в качестве терапевтических средств при возрастных заболеваниях.
Возможности платформы
В исследовании учёные из Integrated Biosciences использовали оптогенетический контроль для выборочной активации интегрированного стрессового ответа (ИСО), что привело к открытию нескольких соединений, усиливающих ИСО. Эти соединения повышают чувствительность стрессовых клеток к апоптозу, не вызывая цитотоксичности у различных типов клеток и стрессоров. Такой терапевтический профиль недостижим при использовании традиционных препаратов для лечения ИСО.
Ведущие соединения, идентифицированные в исследовании, продемонстрировали противовирусную активность широкого спектра in vitro, а одно из соединений значительно снизило патологию заболевания и вирусные титры у мышей с моделью глазного герпеса.
Платформа, представленная в исследовании, позволяет точно и динамично контролировать биологические мишени и процессы, открывая новый мощный подход к разработке лекарств. Она объединяет программируемые светочувствительные домены с автоматизированными высокопроизводительными экранами, что позволяет исследовать биологические системы с миллисекундной временной точностью и микронным пространственным разрешением.
Преимущества платформы
Эта модульная система позволяет исследователям отслеживать эффекты соединений в реальном времени, на различных мишенях, типах клеток и в контексте, актуальном для заболеваний. Это обеспечивает уровень точности и контроля, недостижимый с помощью традиционных технологий скрининга.
«Синтетические биологические инструменты, такие как оптогенетика, позволяют нам точно настраивать сложные клеточные процессы, что невозможно при традиционном скрининге лекарств», — сказал Максвелл Уилсон, доктор философии, соучредитель и главный научный сотрудник Integrated Biosciences.
Платформа позволяет активировать специфические мишени и пути с помощью света, генерируя чистые, интерпретируемые результаты и открывая высокоточные соединения с беспрецедентными механизмами действия.
В отличие от традиционных агентов возмущения и фармакологических инструментов, платформа обеспечивает селективную активацию конкретных путей без побочных эффектов, что позволяет получать чистые, достоверные данные. Это особенно важно при фенотипическом скрининге и открытии с помощью искусственного интеллекта, где качество данных остаётся основным препятствием для извлечения значимой информации.
«Работа команды Integrated Biosciences является мощной демонстрацией того, как синтетическая биология может изменить терапевтическое открытие», — сказал Джеймс Дж. Коллинз, доктор философии, научный соучредитель и председатель научного консультативного совета Integrated Biosciences.
«Используя эту новую платформу, Integrated Biosciences может теперь исследовать биологию, связанную с заболеваниями, и систематически изучать химическое пространство с уровнем нюансов и специфичности, который ранее был недоступен».
Перспективы
Помимо ИСО, оптогенетическая платформа Integrated Biosciences предлагает обобщаемую стратегию для обнаружения малых молекул, которые модулируют сложные мишени и пути, традиционно трудно поддающиеся воздействию лекарств. Поскольку система модульна и настраиваема, её можно быстро адаптировать для изучения широкого спектра биологических процессов с точностью на пути и фенотипе — существенное преимущество перед традиционными инструментами скрининга.
«Это только первая демонстрация того, что может сделать наша оптогенетическая платформа», — сказал Уилсон. «Синтетическая биология даёт нам контроль, необходимый для создания более точных систем обнаружения, актуальных для заболеваний. Наша цель — довести этот уровень точности до других путей, где традиционные инструменты потерпели неудачу».
Эта работа укрепляет двигатель открытия лекарств на основе искусственного интеллекта в компании Integrated Biosciences, который использует графовые нейронные сети — архитектуру, которую команда помогла разработать благодаря основополагающим исследованиям, опубликованным в Nature, Nature Aging и Nature Protocols.
Вместе эти достижения позиционируют Integrated Biosciences в авангарде новой эры в открытии лекарств, где данные высокой точности и сложное компьютерное моделирование объединяются для раскрытия ранее недоступных терапевтических возможностей.