एआई स्टैनफोर्ड वैज्ञानिकों को सामान्य दुष्प्रभावों के बिना “प्राकृतिक ओज़ेम्पिक” खोजने में मदद करता है

बीआरपी के रूप में जाना जाने वाला अणु, एक अलग चयापचय मार्ग के माध्यम से काम करता है और मस्तिष्क में न्यूरॉन्स के एक विशिष्ट समूह को सक्रिय करता है। यह अंतर भूख और शरीर के वजन को नियंत्रित करने के लिए इसे अधिक सटीक उपकरण बना सकता है।

भूख नियंत्रण के लिए अधिक लक्षित दृष्टिकोण

पैथोलॉजी के सहायक प्रोफेसर कैटरीन स्वेन्सन, पीएच.डी. ने कहा, “सेमाग्लूटाइड को लक्षित करने वाले रिसेप्टर्स मस्तिष्क में पाए जाते हैं, लेकिन आंत, अग्न्याशय और अन्य ऊतकों में भी पाए जाते हैं।” “यही कारण है कि ओज़ेम्पिक के प्रभावों की एक विस्तृत श्रृंखला है, जिसमें पाचन तंत्र के माध्यम से भोजन की गति को धीमा करना और रक्त शर्करा के स्तर को कम करना शामिल है। इसके विपरीत, बीआरपी विशेष रूप से हाइपोथैलेमस पर कार्य करता है, जो भूख और चयापचय को नियंत्रित करता है।”

हाइपोथैलेमस मस्तिष्क की गहराई में एक छोटा सा क्षेत्र है जो भूख, शरीर के तापमान, हार्मोन गतिविधि और ऊर्जा के उपयोग को नियंत्रित करने में मदद करता है। क्योंकि बीआरपी मुख्य रूप से इसी क्षेत्र में कार्य करता है, यह अन्यत्र अधिक प्रभाव डाले बिना भूख को प्रभावित कर सकता है।

स्वेन्सन ने एक कंपनी की स्थापना की है जो निकट भविष्य में मनुष्यों में अणु के नैदानिक ​​​​परीक्षण शुरू करने की योजना बना रही है।

स्वेन्सन 5 मार्च को नेचर में प्रकाशित अध्ययन के वरिष्ठ लेखक हैं। वरिष्ठ अनुसंधान वैज्ञानिक लेटिटिया कोआसोलो, पीएच.डी., अध्ययन के प्रमुख लेखक हैं।

आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस छिपे हुए पेप्टाइड्स को प्रकट करता है

यह खोज काफी हद तक कृत्रिम बुद्धि के कारण थी, जिसने शोधकर्ताओं को प्रोहॉर्मोन के समूह से संबंधित प्रोटीन की खोज करने की अनुमति दी।

प्रोहॉर्मोन निष्क्रिय अग्रदूत अणु हैं। वे अपना अंतिम जैविक कार्य तब तक नहीं करते जब तक कि एंजाइम उन्हें छोटे टुकड़ों में नहीं तोड़ देते जिन्हें पेप्टाइड्स कहा जाता है। इनमें से कुछ पेप्टाइड्स तब हार्मोन के रूप में कार्य करते हैं जो सिग्नल संचारित करते हैं जो मस्तिष्क और पूरे शरीर में चयापचय, भूख और अन्य जटिल प्रक्रियाओं को प्रभावित करते हैं।

एक एकल प्रोहॉर्मोन को कई अलग-अलग तरीकों से विभाजित किया जा सकता है, जिससे कई संभावित पेप्टाइड्स का उत्पादन होता है। जैविक रूप से महत्वपूर्ण हार्मोन ढूंढना मुश्किल है क्योंकि मूल पेप्टाइड हार्मोन अपेक्षाकृत दुर्लभ होते हैं और बड़ी संख्या में सरल टुकड़ों के बीच दबे हो सकते हैं जो सामान्य प्रोटीन के संसाधित होने और टूटने पर बनते हैं।

पारंपरिक प्रयोगशाला विधियां पेप्टाइड्स को अलग और पहचान सकती हैं, लेकिन यह प्रक्रिया बड़ी मात्रा में डेटा उत्पन्न कर सकती है। शोधकर्ताओं को उन कुछ को खोजने के लिए सैकड़ों-हजारों अणुओं को छांटना पड़ता है जिनका सबसे अधिक प्रभाव होता है।

नए चयापचय संकेतों की खोज

टीम ने प्रोहॉर्मोन कन्वर्टेज़ 1/3 नामक एंजाइम पर ध्यान केंद्रित किया। यह एंजाइम विशिष्ट अमीनो एसिड अनुक्रमों में प्रोहॉर्मोन को काटता है और पहले इसे मनुष्यों में मोटापे से जोड़ा गया है।

इस प्रक्रिया द्वारा उत्पादित पेप्टाइड्स में से एक ग्लूकागन जैसा पेप्टाइड 1, या जीएलपी-1 है। जीएलपी-1 भूख और रक्त शर्करा को नियंत्रित करने में मदद करता है, और सेमाग्लूटाइड शरीर में इसके प्रभावों की नकल करके काम करता है।

शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि वही एंजाइम अन्य पेप्टाइड्स का उत्पादन कर सकता है जो ऊर्जा संतुलन और भूख को प्रभावित करते हैं। उन्हें खोजने के लिए उन्होंने कृत्रिम बुद्धिमत्ता की ओर रुख किया।

पेप्टाइड भविष्यवाणी

ऊतकों से प्रोटीन और पेप्टाइड्स को मैन्युअल रूप से निकालने और फिर बड़ी संख्या में अणुओं की पहचान करने के लिए मास स्पेक्ट्रोमेट्री जैसी तकनीकों का उपयोग करने के बजाय, शोधकर्ताओं ने पेप्टाइड प्रिडिक्टर नामक एक कंप्यूटर एल्गोरिदम बनाया।

कार्यक्रम ने सभी 20,000 मानव प्रोटीन जीनों की उन साइटों के प्रकार की खोज की जहां प्रोहॉर्मोन कन्वर्टेज़ सामान्य रूप से प्रोटीन को काटते हैं। इसके बाद शोधकर्ताओं ने खोज को उन जीनों तक सीमित कर दिया जो कोशिका के बाहर स्रावित होने वाले प्रोटीन को कूटबद्ध करते हैं, जो हार्मोन की एक सामान्य विशेषता है, और जिसमें कम से कम चार संभावित दरार स्थल होते हैं।

इस प्रक्रिया ने क्षेत्र को 373 प्रोहॉर्मोन तक कम कर दिया और टीम को जांच के लिए अधिक प्रबंधनीय समूह प्रदान किया।

स्वेन्सन ने कहा, “एल्गोरिदम हमारे निष्कर्षों के लिए बिल्कुल महत्वपूर्ण था।”

पेप्टाइड प्रिडिक्टर ने अनुमान लगाया कि 1/3 प्रोहॉर्मोन रूपांतरण उन 373 प्रोटीनों से 2,683 विभिन्न पेप्टाइड उत्पन्न कर सकता है। इसके बाद कोआसोलो और स्वेन्सन ने मस्तिष्क को सबसे अधिक प्रभावित करने वाले अनुक्रमों पर ध्यान केंद्रित किया।

उन्होंने जीएलपी-1 सहित 100 पेप्टाइड्स का चयन किया और परीक्षण किया कि क्या वे प्रयोगशाला में विकसित न्यूरॉन जैसी कोशिकाओं को उत्तेजित कर सकते हैं।

विशाल प्रभाव वाला एक छोटा सा पेप्टाइड

जैसा कि अपेक्षित था, जीएलपी-1 ने न्यूरॉन्स को महत्वपूर्ण रूप से सक्रिय कर दिया, जिससे उनकी गतिविधि अनुपचारित कोशिकाओं की तुलना में तीन गुना बढ़ गई।

बहुत छोटे पेप्टाइड ने और भी अधिक नाटकीय प्रतिक्रिया उत्पन्न की। यह केवल 12 अमीनो एसिड से बना है, जो नियंत्रण की तुलना में न्यूरॉन्स की गतिविधि को दस गुना बढ़ा देता है।

शोधकर्ताओं ने बीआरपी पेप्टाइड का नाम मूल प्रोहॉर्मोन, बीपीएम/रेटिनोइक एसिड-इंड्यूसिबल नर्व 2 या बीआरआईएनपी2 (बीआरआईएनपी2-संबंधित पेप्टाइड) के नाम पर रखा है।

अमीनो एसिड प्रोटीन और पेप्टाइड्स के बुनियादी निर्माण खंड हैं। अणु, जिसमें उनमें से केवल 12 शामिल हैं, अधिकांश बड़े प्रोटीनों की तुलना में बेहद छोटा है, लेकिन बीआरपी ने प्रारंभिक कोशिका परीक्षणों में सबसे मजबूत प्रतिक्रिया उत्पन्न की।

भोजन की खपत में 50% की कमी आई

इसके बाद शोधकर्ताओं ने दुबले चूहों और मिनीपिग्स में बीआरपी का परीक्षण किया (जो चूहों की तुलना में मानव चयापचय और खाने के पैटर्न को अधिक बारीकी से दर्शाते हैं)।

भोजन से पहले दिए गए एक इंट्रामस्क्युलर इंजेक्शन से अगले घंटे के दौरान दोनों प्रजातियों में भोजन का सेवन 50% तक कम हो गया।

टीम ने मोटे चूहों को 14 दिनों तक रोजाना बीआरपी के इंजेक्शन भी दिए। औसतन, इलाज किए गए जानवरों का वजन 3 ग्राम कम हुआ, जिसमें लगभग सारी कमी शरीर में वसा के कारण हुई। इसी अवधि के दौरान नियंत्रण समूह के चूहों का वज़न लगभग 3 ग्राम बढ़ गया।

उपचारित चूहों में ग्लूकोज और इंसुलिन सहनशीलता भी बेहतर दिखी। ये उपाय दर्शाते हैं कि शरीर कितने प्रभावी ढंग से रक्त शर्करा को नियंत्रित करता है और इंसुलिन पर प्रतिक्रिया करता है, हार्मोन जो ग्लूकोज को रक्तप्रवाह से कोशिकाओं में ले जाता है।

सामान्य दुष्प्रभावों के कोई स्पष्ट संकेत नहीं हैं

व्यवहार परीक्षण में उपचारित और अनुपचारित जानवरों के बीच हरकत, पानी की खपत, चिंता जैसे व्यवहार या मल उत्पादन में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं दिखाया गया।

मल उत्पादन में परिवर्तन की कमी विशेष रूप से उल्लेखनीय थी क्योंकि सेमाग्लूटाइड पाचन धीमा कर सकता है और कब्ज पैदा कर सकता है। शोधकर्ताओं ने कुछ मौजूदा वजन घटाने के उपचारों से जुड़ी मतली या बड़ी मांसपेशियों की हानि से जुड़े दुष्प्रभावों पर भी ध्यान नहीं दिया।

मस्तिष्क गतिविधि और शरीर के कार्य के अतिरिक्त माप से पता चला कि बीआरपी चयापचय और न्यूरोनल मार्गों के माध्यम से कार्य करता है जो जीएलपी -1 या सेमाग्लूटाइड द्वारा सक्रिय होने वाले मार्गों से भिन्न होता है।

इन निष्कर्षों से पता चलता है कि बीआरपी अधिक लक्षित जैविक मार्ग के माध्यम से भूख को कम कर सकता है, हालांकि परिणाम जानवरों तक ही सीमित हैं।

मानव परीक्षण से पहले प्रश्न

शोधकर्ता अब कोशिका सतह रिसेप्टर्स की पहचान करने के लिए काम कर रहे हैं जो बीआरपी से जुड़ते हैं। रिसेप्टर्स आणविक संरचनाएं हैं जो हार्मोन, दवाओं और अन्य रासायनिक दूतों से संकेत प्राप्त करते हैं। यह निर्धारित करने से कि बीआरपी किन रिसेप्टर्स से जुड़ता है, वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद मिलेगी कि पेप्टाइड भूख और चयापचय को कैसे बदलता है।

टीम बीआरपी के अपने लक्ष्य से जुड़ने के बाद होने वाली घटनाओं के पूरे अनुक्रम को भी मैप करना चाहती है।

एक और समस्या है निरंतरता. छोटे पेप्टाइड्स अक्सर शरीर में जल्दी टूट जाते हैं, जिससे उनका प्रभाव कम हो सकता है। शोधकर्ता बीआरपी को लंबे समय तक बनाए रखने के तरीकों की जांच कर रहे हैं ताकि अगर यह अंततः मनुष्यों में काम करता है, तो इसे अधिक व्यावहारिक समय पर प्रशासित किया जा सके।

स्वेन्सन ने कहा, “मनुष्यों में मोटापे के इलाज के लिए प्रभावी दवाओं की कमी दशकों से एक समस्या रही है।” “हमने पहले जो भी परीक्षण किया है उसमें भूख और शरीर के वजन को कम करने की सेमाग्लूटाइड की क्षमता की तुलना नहीं की गई है। हम यह देखने के लिए बहुत उत्साहित हैं कि क्या यह मनुष्यों में सुरक्षित और प्रभावी है।”

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के शोधकर्ता; मिनेसोटा विश्वविद्यालय; और ब्रिटिश कोलंबिया विश्वविद्यालय ने इस कार्य में योगदान दिया।

राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (अनुदान R01DK125260, P30DK116074, K99AR081618 और GM113854), स्टैनफोर्ड में स्पार्क ट्रांसलेशनल रिसर्च प्रोग्राम, स्टैनफोर्ड बायो-एक्स, स्टैनफोर्ड में मातृ एवं शिशु स्वास्थ्य अनुसंधान संस्थान, स्टैनफोर्ड हार्ट्स एसोसिएशन, ए डीडिशियन स्टैनफोर्ड, ए कार्ल्सबर्ग फाउंडेशन और एलायंस मानव गतिविधि द्वारा समर्थित अनुसंधान वू त्साई.

स्वेन्सन और कोआसोलो चयापचय संबंधी विकारों के लिए बीआरपी पेप्टाइड्स के पेटेंट के सह-आविष्कारक हैं। स्वेन्सन मेरिफ़ील्ड थेरेप्यूटिक्स के सह-संस्थापक हैं।