Geroprotective drug discovery with an AI-enabled assay for heat resistance
लेखकों ने *C. elegans* का उपयोग करके एक ओपन-सोर्स, AI-सक्षम स्क्रीनिंग प्लेटफॉर्म विकसित किया है ताकि उन FDA-अनुमोदित दवाओं की तेजी से पहचान की जा सके जो हीट स्ट्रेस प्रतिरोध को बढ़ाती हैं, जिससे 31 ऐसे यौगिकों की खोज हुई जो कृमियों के जीवनकाल को बढ़ाते हैं और मानव कोशिकाओं में एंटी-सेनेसेंस (anti-senescence) गतिविधि प्रदर्शित करते हैं।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। यह एक ऐसे प्रीप्रिंट की AI से तैयार की गई व्याख्या है जिसकी अभी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। यह चिकित्सकीय सलाह नहीं है। इस सामग्री के आधार पर स्वास्थ्य संबंधी फैसले न लें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
कल्पना कीजिए एक ऐसी दुनिया की जहाँ उम्र बढ़ना सिर्फ एक धीमी गिरावट नहीं है, बल्कि एक ऐसी प्रक्रिया है जिसे हम वास्तव में धीमा कर सकते हैं, जैसे किसी वीडियो गेम पर "पॉज" बटन दबा देना। वैज्ञानिकों को लंबे समय से पता है कि बुढ़ापा लचीला है; यह पत्थर की लकीर नहीं है। उन्होंने खोजा है कि C. elegans नामक नन्हे कीड़े बहुत लंबे समय तक जीवित रह सकते हैं यदि आप उनके जीन में बदलाव करें या उन्हें कुछ विशेष रसायन खिलाएं। यह विचार "गेरोसाइंस" (geroscience) का केंद्र है—यह विश्वास कि यदि हम बुढ़ापे के मूल कारण का ही इलाज कर दें, तो हम एक साथ हृदय रोग या मधुमेह जैसी कई बीमारियों को रोक सकते हैं। बड़ा सवाल यह है कि: हम सही "पॉज बटन" वाली दवाएं कैसे खोजें? आमतौर पर, इन दवाओं का परीक्षण करने में सदियां लग जाती हैं। आपको कीड़ों के पूरे जीवनकाल तक उनका इंतजार करना पड़ता है, जिसमें हफ्तों लग सकते हैं, और आपको एक-एक करके मैन्युअल रूप से उनकी जांच करनी पड़ती है, जैसे कि कोई बहुत धैर्यवान लेकिन थका हुआ चिड़ियाघर का रखवाला। यह धीमा, उबाऊ और एक साथ हजारों दवाओं के लिए करना कठिन है।
यहाँ शोधकर्ताओं की एक टीम आई जिन्होंने एक कंप्यूटर को किसी भी इंसान से बेहतर 'रखवाला' बनने की शिक्षा देकर इस प्रक्रिया को तेज करने का फैसला किया। उन्होंने एक स्मार्ट, AI-संचालित प्रणाली बनाई जो कीड़ों को देखती है और तुरंत जान लेती है कि वे जीवित और स्वस्थ हैं या उन्होंने दम तोड़ दिया है, और यह सब उनके शरीर के आकार का विश्लेषण करके किया जाता है। यह इंतजार करने के बजाय कि कोई कीड़ा लंबी उम्र जिएगा या नहीं, उन्होंने कीड़ों को एक 'हीट वेव' (गर्मी की लहर) की चुनौती दी। यदि कोई दवा कीड़ों को गर्मी के प्रति अधिक सहनशील बनाती है, तो कंप्यूटर उन्हें उच्च स्कोर देता है। यह सच है कि जो कीड़े गर्मी की लहर में जीवित बच जाते हैं, वे आमतौर पर लंबी उम्र भी जीते हैं। इस "हीट टेस्ट" और एक सुपर-फास्ट AI कैमरे का उपयोग करके, उन्होंने कुछ ही दिनों में लगभग 3,000 अलग-अलग दवाओं की जांच की। उन्होंने 31 ऐसी दवाएं पाईं जिन्होंने कीड़ों को गर्मी के प्रति प्रतिरोधी (heat-proof) बना दिया, और जब उन्होंने लंबी अवधि के परीक्षणों में उन विजेताओं की जांच की, तो उनमें से 18 ने वास्तव में कीड़ों की उम्र बढ़ा दी। इससे भी अधिक रोमांचक बात यह है कि कुछ दवाओं ने मानव कोशिकाओं को भी पेट्री डिश में युवा और स्वस्थ रहने में मदद की। यह उम्र बढ़ने के लिए एक शॉर्टकट खोजने जैसा है जो नन्हे कीड़ों से लेकर मानव कोशिकाओं तक, दोनों पर काम करता है, और वह भी आपके स्कूल का लंच खत्म होने से पहले।
द वॉर्म वर्कआउट एंड द रोबोट जज (कीड़ों का व्यायाम और रोबोट जज)
उम्र बढ़ने के शोध को कार के लिए सही ईंधन खोजने की तरह समझें। आप जानना चाहते हैं कि कौन सा ईंधन इंजन को लंबे समय तक और सुचारू रूप से चलाता है। लंबे समय तक वैज्ञानिकों ने इसे कार को महीनों तक चलाकर और यह देखकर परखा कि वह कितनी दूर तक गई। लेकिन इसमें बहुत समय लगता है। इस शोध पत्र के शोधकर्ताओं ने एक अलग दृष्टिकोण अपनाने का निर्णय लिया: एक लंबी सड़क यात्रा के बजाय, उन्होंने कारों को अचानक एक तीव्र चढ़ाई दी। यदि कार बिना रुके खड़ी हुई तीव्र, गर्म चढ़ाई को संभाल सकती है, तो वह संभवतः एक मजबूत कार है जो लंबे समय तक चलेगी।
कीड़ों की दुनिया में, यह "चढ़ाई" एक हीट शॉक (ताप झटका) है। वैज्ञानिकों ने नन्हे कीड़ों को लिया और उन्हें 11 घंटों के लिए 35°C (95°F) की गर्मी की लहर के अधीन रखा। अधिकांश सामान्य कीड़े मर जाते या बहुत बीमार हो जाते। लेकिन यदि किसी कीड़े ने कोई विशेष दवा ली होती जो उसे सख्त बनाती, तो वह गर्मी में जीवित रहता और वापस सामान्य हो जाता। पेचीदा हिस्सा यह था कि कौन जीवित बचा, इसकी गिनती करना। आमतौर पर, इंसान को यह देखने के लिए कीड़ों को सुई से चुभाना पड़ता है या रोशनी डालनी पड़ती है कि क्या वे हिल रहे हैं। यह धीमा और थका देने वाला है।
इसे ठीक करने के लिए, टीम ने एक AI "रोबोट जज" बनाया। उन्होंने कंप्यूटर को कीड़ों की तस्वीरें देखकर और उनकी मुद्रा (posture) के आधार पर यह अनुमान लगाने के लिए प्रशिक्षित किया कि वे जीवित हैं या मृत। जीवित कीड़े सांप की तरह लहराते हुए और मुड़े हुए होते हैं। मृत कीड़े छड़ी की तरह सीधे और सख्त होते हैं। कंप्यूटर ने तुरंत इस अंतर को पहचानना सीख लिया। उन्होंने इसे "शेपस्कोर" (ShapeScore) कहा। यह एक खेल के रेफरी की तरह है जो एक पल में बता सकता है कि खिलाड़ी अभी भी खेल रहा है या बेहोश हो गया है, बिना उनसे पूछे।
द ग्रेट ड्रग हंट (महान दवा खोज)
अपने रोबोट जज के तैयार होने के बाद, टीम एक विशाल खजाने की खोज पर निकली। उन्होंने 2,782 दवाओं की एक लाइब्रेरी ली जो पहले से ही अन्य चीजों (जैसे एंटीबायोटिक्स या हृदय की दवा) के लिए FDA द्वारा स्वीकृत हैं और पूछा: "इनमें से कौन सा कीड़ों को गर्मी के प्रति प्रतिरोधी बनाता है?" उन्होंने कीड़ों को 96-वेल प्लेटों (सोचिए, इन्हें कीड़ों के लिए छोटे अंडे रखने वाले कार्टन की तरह समझें) में रखा, दवाएं डालीं, और फिर उन्हें गर्मी से झुलसा दिया।
AI ने हर एक वेल की तस्वीरें लीं और प्रत्येक के लिए एक स्कोर की गणना की। पहले दौर के बाद, उन्हें 130 दवाएं आशाजनक लगीं। लेकिन सुनिश्चित करने के लिए, उन्होंने परीक्षण को दोबारा चलाया। इस बार, केवल 31 दवाओं ने परीक्षण को दो बार पास किया। ये "सुपर सर्वाइवर्स" (अति जीवित रहने वाले) थे।
कीड़ों से मनुष्यों तक
टीम वहीं नहीं रुकी। वे जानना चाहते थे कि क्या ये दवाएं वास्तव में कीड़ों की उम्र बढ़ाती हैं, न कि केवल गर्मी की लहर में जीवित रहना। उन्होंने उन 31 विजेताओं को लिया और उन्हें लंबी उम्र का परीक्षण दिया। उन्होंने पाया कि उनमें से 18 ने सफलतापूर्वक कीड़ों की उम्र बढ़ा दी। इनमें से कुछ दवाएं आश्चर्यजनक थीं। उदाहरण के लिए, उन्होंने पाया कि कुछ एंटीबायोटिक्स (जैसे सेफ्ट्रियाक्सोन और टाइगेसाइक्लिन) और यहाँ तक कि एपिलेप्सी या उच्च रक्तचाप के लिए उपयोग की जाने वाली कुछ दवाएं भी कीड़ों को लंबी उम्र दे सकती हैं।
लेकिन सबसे रोमांचक हिस्सा यह था कि क्या ये दवाएं मनुष्यों पर भी काम करती हैं। उन्होंने शीर्ष छह दवाओं को लिया और उन्हें उन मानव कोशिकाओं पर परखा जो बूढ़ी और थकी हुई (एक अवस्था जिसे 'सेनेसेंस' कहा जाता है) थीं। उन्होंने पाया कि तीन दवाओं ने—क्लेमिज़ोल (clemizole), इस्राडिपीन (isradipine), और पिपेरासिलिन (piperacillin)—इन मानव कोशिकाओं को बिना मारे युवा और स्वस्थ दिखने और कार्य करने में मदद की। यह सुझाव देता है कि इन दवाओं का "जादू" नन्हे कीड़ों से लेकर हम तक, विभिन्न प्रजातियों में काम कर सकता है।
यह क्यों महत्वपूर्ण है
इस कहानी का सबसे अच्छा हिस्सा इसकी गति है। पारंपरिक कीड़ों के उम्र बढ़ने के परीक्षणों में हफ्तों लग जाते हैं। यह नई विधि, अपने AI जज और हीट चैलेंज के साथ, यह काम केवल दो दिनों में कर देती है। यह एक फिल्म को स्लो मोशन में देखने के बजाय उसे फास्ट-फॉरवर्ड करके अंत देखने जैसा है। शोधकर्ताओं ने दिखाया कि इसके लिए आपको महंगी मशीनों की आवश्यकता नहीं है; एक मानक माइक्रोस्कोप और कुछ चतुर सॉफ्टवेयर पर्याप्त हैं।
हालाँकि उन्होंने यह साबित नहीं किया कि ये दवाएं कल ही मानव उम्र बढ़ने को रोक देंगी, लेकिन उन्होंने उम्मीदवारों को खोजने का एक शक्तिशाली नया तरीका दिखाया है। उन्होंने ऐसी दवाएं पाईं जो कीड़ों में काम करती हैं और मानव कोशिकाओं की भी मदद करती हैं, जो एक बड़ा संकेत है कि वे आगे के अध्ययन के योग्य हैं। यह हमें याद दिलाता है कि कभी-कभी, बुढ़ापे जैसी बड़ी और धीमी समस्या को हल करने की कुंजी पहले एक सरल, तेज़ प्रश्न पूछना है: "क्या आप गर्मी को झेल सकते हैं?" और एक रोबोट जज की मदद से, अब हम एक साथ हजारों दवाओं से यह प्रश्न पूछ सकते हैं।
अपने क्षेत्र के पेपरों की भीड़ में उलझे हुए हैं?
आपके रिसर्च कीवर्ड से मेल खाने वाले सबसे नए और अलग सोच वाले पेपरों का रोज़ाना Digest पाएँ—तकनीकी सारांश के साथ, आपकी भाषा में।