Künstliche Intelligenz (KI), deren Einsatz in den letzten Jahren in einer Reihe von Bereichen explosionsartig zugenommen hat, wird immer mehr zu einem «Assistenten» für Wissenschaftler. Unter anderem hilft die Technologie bei der Vorhersage, inwiefern neue Moleküle Krankheiten heilen könnten, oder beim «Scannen» bestehender Medikamente, die für andere Anwendungen als ihre ursprüngliche Indikation wirksam wären.
Nun berichten Forscher in der Zeitschrift ACS Central Science, dass sie mithilfe eines Algorithmus für maschinelles Lernen ein neues (aber eigentlich sehr altes) Medikament gegen Osteoporose entdeckt haben. Forscher der Universität Peking stellten fest, dass Dihydroartemisinin (DHA), ein Malariamittel und Derivat eines Medikaments der traditionellen chinesischen Medizin (Artemisinin), auch gegen Osteoporose sehr wirksam sein könnte. Tatsächlich haben Wissenschaftler in Experimenten an Mäusen gezeigt, dass DHA den mit Osteoporose verbundenen Verlust an Knochenmasse rückgängig macht.
Der 20. Oktober ist Welt-Osteoporose-Tag, und diese Erkenntnisse eröffnen neue Wege im Umgang mit einer «stillen» Krankheit, von der weltweit mehr als 200 Millionen Menschen betroffen sind (80 Prozent davon sind Frauen nach der Menopause).
Bei gesunden Menschen besteht ein Gleichgewicht zwischen den Osteoblasten, die neuen Knochen «aufbauen», und den Osteoklasten, die Knochensubstanz abbauen.
Wenn jedoch die Osteoklasten, also die «Abbruchmannschaft» der Knochen, Überstunden macht, kann dies zu einem Verlust an Knochenmasse und schliesslich zu Osteoporose führen, von der meist ältere Menschen betroffen sind.
Mäuse mit Osteoporose, die mit dem Malariamedikament DHA behandelt wurden, zeigten eine deutlich bessere Knochendichte als die Kontrollgruppe.
Bestehende Behandlungen für Osteoporose konzentrieren sich auf die Verlangsamung der Überaktivität der Osteoklasten. Sie versuchen also, der «Abbruchmannschaft» beizubringen, keine Überstunden zu machen.
Osteoblasten – und insbesondere ihre Vorläuferzellen, die so genannten mesenchymalen Stammzellen aus dem Knochenmark – könnten jedoch die Grundlage für einen anderen zielgerichteten Ansatz bilden. Bei Osteoporose könnten diese umprogrammiert werden, um zur Behandlung der Krankheit beizutragen.
In einer früheren Studie berichteten Zhengwei Chieh und Kollegen von der Universität Peking, dass sie einen Deep-Learning-Algorithmus entwickelt haben, der vorhersagen kann, wie wirksam bestimmte kleine Arzneimittelmoleküle die mit Osteoporose verbundenen Veränderungen umkehren. Im Rahmen der neuen Studie haben die Forscher diesen Algorithmus nun verwendet, um eine neue therapeutische Strategie für Osteoporose zu finden, die sich auf solche Stammzellen konzentriert.
Die Ergebnisse zeigten, dass der Algorithmus an erster Stelle der Liste der Moleküle DHA identifizierte, das derzeit ein wichtiger Bestandteil von Malariabehandlungen ist. Die sechswöchige Verabreichung von DHA an Mäuse, bei denen Osteoporose ausgelöst worden war, führte zu einer deutlichen Verringerung des Knochenverlusts in den Oberschenkeln und zur fast vollständigen Erhaltung der Knochenstruktur.
Um die Verabreichung des Medikaments zu verbessern, entwickelten die Forscher ein neues System, das auf injizierbaren Nanopartikeln basiert, die das Medikament in sich tragen.
Wie sich herausstellte, waren die Knochen der mit dem Medikament behandelten Osteoporose-Testtiere denen der Kontrollgruppe ähnlich, und es gab keine Anzeichen von Toxizität durch die Behandlung. Weitere Experimente zeigten, dass DHA mit den Stammzellen interagierte und sie schliesslich dazu brachte, mehr Osteoblasten zu produzieren. Auf der Grundlage ihrer Ergebnisse argumentieren die Wissenschaftler, dass DHA ein vielversprechendes neues Therapeutikum für Osteoporose sei.
Kommentare