En utilisant l’intelligence artificielle (IA) et la robotique pour formuler des protéines thérapeutiques, une équipe dirigée par des chercheurs de Rutgers a réussi à stabiliser une enzyme capable de dégrader le tissu cicatriciel résultant de lésions de la moelle épinière et de favoriser la régénération des tissus.
L’étude, récemment publiée dans Matériaux de santé avancés, détaille la stabilisation révolutionnaire de l’enzyme chondroïtinase ABC (ChABC) par l’équipe, offrant un nouvel espoir aux patients aux prises avec des lésions de la moelle épinière.
Cette étude représente l’une des premières fois que l’intelligence artificielle et la robotique ont été utilisées pour formuler des protéines thérapeutiques hautement sensibles et étendre leur activité d’une si grande quantité. C’est une avancée scientifique majeure. »
Adam Gormley, chercheur principal du projet et professeur adjoint de génie biomédical à la Rutgers School of Engineering (SOE), Rutgers University-New Brunswick
Gormley a déclaré que ses recherches étaient également motivées, en partie, par un lien personnel avec les lésions de la moelle épinière.
« Je n’oublierai jamais d’être à l’hôpital et d’apprendre qu’un ami proche de l’université ne remarcherait probablement plus jamais après avoir été paralysé de la taille aux pieds après un accident de vélo de montagne », se souvient Gormley. « La thérapie que nous développons pourrait un jour aider des personnes comme mon ami à atténuer la cicatrice de leur moelle épinière et à retrouver leur fonction. C’est une excellente raison de se réveiller le matin et de se battre pour faire avancer la science et la thérapie potentielle. »
Shashank Kosuri, doctorant en génie biomédical à Rutgers SOE et auteur principal de l’étude, a noté que les lésions de la moelle épinière, ou SCI, peuvent avoir un impact négatif sur le bien-être physique, psychologique et socio-économique des patients et de leurs familles. Peu de temps après une lésion médullaire, une cascade secondaire d’inflammation produit un tissu cicatriciel dense qui peut inhiber ou empêcher la régénération des tissus nerveux.
L’enzyme stabilisée avec succès dans l’étude, ChABC, est connue pour dégrader les molécules de tissu cicatriciel et favoriser la régénération des tissus, mais elle est très instable à la température du corps humain de 98,6 ° F et perd toute activité en quelques heures. Kosuri a noté que cela nécessite des perfusions multiples et coûteuses à des doses très élevées pour maintenir l’efficacité thérapeutique.
Les copolymères synthétiques sont capables de s’enrouler autour d’enzymes telles que ChABC et de les stabiliser dans des microenvironnements hostiles. Afin de stabiliser l’enzyme, les chercheurs ont utilisé une approche basée sur l’IA avec une robotique de manipulation de liquide pour synthétiser et tester la capacité de nombreux copolymères à stabiliser le ChABC et à maintenir son activité à 98,6 °F.
Alors que les chercheurs ont pu identifier plusieurs copolymères qui fonctionnaient bien, Kosuri a rapporté qu’une combinaison de copolymères continuait même à retenir 30 % de l’enzyme pendant une semaine maximum, un résultat prometteur pour les patients cherchant des soins pour des lésions de la moelle épinière.
L’étude a reçu le soutien de subventions financées par les National Institutes of Health, la National Science Foundation et la New Jersey Commission on Spinal Cord research. Outre Gormley et Kosuri, l’équipe de recherche de Rutgers comprenait également le professeur SOE Li Cai et le professeur distingué Martin Yarmush, ainsi que plusieurs étudiants affiliés à SOE. Des professeurs et des étudiants du département de génie chimique et biologique de l’Université de Princeton ont également collaboré au projet.
