image: Los ratones con osteoporosis tratados con dihidroartemisinina (DHA) presentaron una mejora significativa de la densidad ósea (abajo) en comparación con el grupo de control (arriba). view more
Credit: Adaptado de ACS Central Science, 2023, DOI: 10.1021/acscentsci.3c00794
La popularidad de la inteligencia artificial ha aumentado mucho, y algunos científicos la utilizan para predecir qué moléculas podrían tratar enfermedades o para analizar rápidamente nuevas aplicaciones para medicamentos existentes. Unos investigadores han publicado en ACS Central Science que uno de estos algoritmos de aprendizaje en profundidad ha descubierto que la dihidroartemisinina (DHA), un fármaco para la malaria y derivado de la medicina tradicional china, también podría tratar la osteoporosis. Este equipo demostró que el DHA revertía eficazmente la pérdida ósea relacionada con la osteoporosis en ratones.
En las personas sanas, existe un equilibrio entre los osteoblastos, que forman hueso nuevo, y los osteoclastos, que lo reabsorben. Cuando este "equipo de demolición" se vuelve hiperactivo, puede provocar la pérdida de masa ósea y una enfermedad llamada osteoporosis, que suele afectar a las personas de más edad. Los tratamientos actuales de la osteoporosis se centran principalmente en ralentizar la actividad de los osteoclastos. Pero los osteoblastos o, más concretamente, sus precursores conocidos como células madre mesenquimales de la médula ósea (BMMSC) podrían formar la base de un enfoque diferente. Durante la osteoporosis, estas células de acción múltiple tienden a transformarse en células creadoras de grasa, pero podrían ser reprogramadas para ayudar a tratar la enfermedad. Zhengwei Xie y sus colegas ya habían desarrollado un algoritmo de aprendizaje en profundidad capaz de predecir la eficacia con la que ciertos fármacos de molécula pequeña podrían revertir los cambios en la expresión génica asociados con la enfermedad. En esta ocasión, trabajando con Yan Liu y Weiran Li, querían utilizar el algoritmo para encontrar una nueva estrategia de tratamiento de la osteoporosis centrada en las BMMSC.
El equipo aplicó su programa a un perfil de genes de diferente expresión en ratones recién nacidos y adultos. Uno de los compuestos que mejor resultado ofrecieron fue el DHA, un derivado de la artemisinina y elemento esencial en los tratamientos contra la malaria. La administración de extracto de DHA durante seis semanas a ratones con osteoporosis inducida redujo significativamente la pérdida ósea en sus fémures y conservó la estructura ósea casi por completo. Para mejorar la administración, el equipo diseñó un sistema más robusto que inyectara nanopartículas cargadas de DHA. En los ratones con osteoporosis que recibieron el tratamiento, sus huesos resultaron ser similares a los del grupo de control, y el tratamiento no mostró indicios de toxicidad. En pruebas posteriores, el equipo determinó que el DHA interactuaba con las BMMSC manteniendo su condición de células madre y, en última instancia, produciendo más osteoblastos. En la opinión de los investigadores, este trabajo demuestra que el DHA es un prometedor agente terapéutico para la osteoporosis.
Los autores agradecen la financiación de las Fundaciones Nacionales de Ciencias Naturales de China, la Cooperación Internacional de Ciencia y Tecnología de Pekín, la Fundación de Ciencias Naturales de Pekín, el Proyecto de Medicina Clínica Plus X - Jóvenes Académicos de la Universidad de Pekín, el Programa de Diez Mil Talentos, el Plan Clave de I+D de la Región Autónoma Hui de Ningxia, el Equipo de Investigación Innovadora de Universidades Locales de Alto Nivel de Shanghái, el Programa Beijing Nova, el Programa Nacional Postdoctoral de China para Talentos Innovadores, la Fundación Científica Postdoctoral de China y el Programa de Navegación de la Medicina de la Universidad de Pekín para la Innovación Científica y Tecnológica de Jóvenes Académicos.
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Journal
ACS Central Science
Article Title
Deep Learning-Predicted Dihydroartemisinin Rescues Osteoporosis by Maintaining Mesenchymal Stem Cell Stemness through Activating Histone 3 Lys 9 Acetylation
Article Publication Date
18-Oct-2023