机器学习迅速分析纳米药物对癌症免疫疗法

与他们的能力来治疗各种疾病,球形核酸(sna)正准备改革医学。但在这些数字设计纳米结构可以充分发挥他们的潜力,研究人员需要优化他们的各种组件。

西北大学纳米技术先锋乍得A .墨金领导的研究小组开发了一种直接的方式来优化这些具有挑战性的粒子,使其更近一步成为一个可行的治疗方案对许多形式的癌症、遗传性疾病、神经系统疾病和更多。

“球形核酸代表一个激动人心的新类的药物已经在五人体临床试验治疗疾病,包括胶质母细胞瘤(最常见的和致命的脑癌)和牛皮癣,“墨金说,系统网络体系结构(sna)的发明者和布希Rathmann西北大学化学教授Weinberg艺术与科学学院。

一项新的研究发表在本周自然生物医学工程细节优化方法,它使用一个库方法和机器学习快速合成,测量和分析活动和系统网络体系结构(SNA)结构的性质。筛选的过程,一次超过1000结构,由SAMDI-MS辅助技术,开发研究的合著者米兰Mrksich,亨利·韦德罗杰斯西北大学生物医学工程教授麦考密克工程学院和合成生物学中心主任。

发明和发展在西北,系统网络体系结构(sna)纳米结构组成的球状形式的DNA和RNA安排在纳米颗粒的表面。研究人员可以精确数字化设计系统网络体系结构(sna),个性化治疗,关闭基因和细胞活动,而最近,作为疫苗刺激人体自身的免疫系统来治疗疾病,包括某些形式的癌症。

系统网络体系结构(sna)难以优化,因为它们的结构,包括粒子的大小和构成,DNA序列和包容其他分子组件,可以在很多方面不同,影响或引发免疫反应提高其功效。这种方法表明,结构的变化导致生物活性显示不明显和相互依赖的系统网络体系结构(sna)的疗效。因为这些关系不是预测,他们可能会被忽视在一个典型的一组小的结构的研究。

例如,能够刺激免疫反应可以依赖纳米颗粒大小、成分和/或DNA分子是如何面向纳米粒子表面。

“有了这个新的信息,研究人员可以把结构变量的重要性和有效性的顺序,并帮助建立设计规则系统网络体系结构(SNA)效力,”安德鲁·李说的化学和生物工程助理教授麦考密克工程学院和研究的合著者。

“这项研究表明,我们可以解决复杂的系统网络体系结构(SNA)设计空间,让我们关注和利用SNA的最有前途的结构特点,最后,发展强大的癌症治疗,”墨金说,他也是国际纳米技术研究所的主任。

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参考:Gokay Yamankurt,et al。探索nanomedicine-design空间的大规模筛选和机器学习。自然生物医学工程(2019)DOI: https://doi.org/10.1038/s41551 - 019 - 0351 - 1