通過使用人工智能 (AI) 和機(jī)器人技術(shù)來配制治療性蛋白質(zhì)，由羅格斯大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)成功地穩(wěn)定了一種酶，該酶能夠降解脊髓損傷引起的疤痕組織并促進(jìn)組織再生。

       該研究最近發(fā)表在Advanced Healthcare Materials 上，詳細(xì)介紹了該團(tuán)隊(duì)對軟骨素酶 ABC (ChABC) 的突破性穩(wěn)定性，為應(yīng)對脊髓損傷的患者提供了新的希望。

       “這項(xiàng)研究代表了人工智能和機(jī)器人技術(shù)首次被用于配制高度敏感的治療性蛋白質(zhì)并大量擴(kuò)展其活性。這是一項(xiàng)重大的科學(xué)成就，”該項(xiàng)目的首席研究員兼助理 Adam Gormley 說羅格斯大學(xué)新不倫瑞克分校羅格斯工程學(xué)院 (SOE) 生物醫(yī)學(xué)工程教授。

       Gormley 表示，他的研究在一定程度上也是出于與脊髓損傷的個(gè)人聯(lián)系。

       “我永遠(yuǎn)不會忘記在醫(yī)院里的經(jīng)歷，在一次山地自行車事故后腰部以下癱瘓后，我知道一位親密的大學(xué)朋友可能再也不會走路了，”戈姆利回憶道。“我們正在開發(fā)的療法有朝一日可能會幫助像我朋友這樣的人減輕他們脊髓上的疤痕并恢復(fù)功能。這是早上醒來并為進(jìn)一步科學(xué)和潛在療法而奮斗的一個(gè)很好的理由。”

       該研究的主要作者、羅格斯大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士生 Shashank Kosuri 指出，脊髓損傷或 SCI 會對患者及其家人的身體、心理和社會經(jīng)濟(jì)福祉產(chǎn)生負(fù)面影響。SCI 后不久，炎癥的繼發(fā)級聯(lián)會產(chǎn)生致密的疤痕組織，可以抑制或阻止神經(jīng)組織再生。

       在研究中成功穩(wěn)定的酶 ChABC 已知會降解疤痕組織分子并促進(jìn)組織再生，但它在 98.6° F 的人體溫度下高度不穩(wěn)定，并在幾小時(shí)內(nèi)失去所有活性。Kosuri 指出，這需要以非常高的劑量進(jìn)行多次昂貴的輸注，以保持治療效果。

       合成共聚物能夠包裹酶，如 ChABC，并在惡劣的微環(huán)境中穩(wěn)定它們。為了穩(wěn)定酶，研究人員利用人工智能驅(qū)動(dòng)的方法和液體處理機(jī)器人來合成和測試多種共聚物穩(wěn)定 ChABC 并將其活性保持在 98.6° F 的能力。

       雖然研究人員能夠確定幾種表現(xiàn)良好的共聚物，但 Kosuri 報(bào)告說，一種共聚物組合甚至可以持續(xù)保留 30% 的酶長達(dá)一周，這對于尋求脊髓損傷護(hù)理的患者來說是一個(gè)有希望的結(jié)果。

       該研究得到了美國國立衛(wèi)生研究院、美國國家科學(xué)基金會和新澤西州脊髓研究委員會資助的資助。除了葛姆雷和科蘇里，羅格斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)還包括國企李彩教授和特聘教授馬丁·亞木什，以及幾名國企附屬學(xué)生。普林斯頓大學(xué)化學(xué)與生物工程系的教師和學(xué)生也參與了該項(xiàng)目。