通过可解释的人工智能平台 AgeXtend 发现老年保护剂
2024-12-03 10:19:06
Arora 等人发表在 *Nature Aging* 上的题为“通过可解释的基于人工智能的平台 AgeXtend 发现老年保护剂”的文章介绍了一种创新方法来识别可以延缓衰老和与年龄相关的疾病的潜在化合物。本研究的主要内容总结如下:### AgeXtend 平台概述AgeXtend 是一种人工智能驱动的计算框架,旨在预测老年保护剂(具有减缓或逆转衰老过程潜力的化合物)。该平台集成了多个模块:1. **老年预测模块**:预测给定化合物是否可以充当老年保护剂。2. **可解释性模块**:通过识别所涉及的特定生物途径,深入了解某些化合物如何以及为何被预测为有效。3. **毒性模块**:评估预测的老年保护剂的潜在毒性作用,在进一步测试之前确保其安全性。### 关键组件#### 地理预测模块:- 使用包含已知老年保护剂和非老年保护剂的综合数据集进行训练。- 利用 Signaturizer 中基于生物活性的描述符进行特征选择。- 通过类平衡技术和最佳超参数调整实现高精度。#### 可解释性模块:- 识别与衰老相关的关键生物过程(抑制剂或激活剂)。- 通过突出显示受老年保护剂影响的特定途径,提供预测过程的透明度。#### 毒性模块:- 利用与已知毒素的结构相似性和机器学习模型来评估预测化合物的潜在毒性作用。- 确保只有安全且无毒的候选者才能进行进一步验证。### 申请和验证作者通过多种方法验证了 AgeXtend 的预测:1. **独立数据集测试**:使用训练集中未包含的数据集进行外部验证,确认模型的稳健性。2. **人类肠道微生物组分析(ELDERMET 队列)**:研究预测的老年保护剂与肠道微生物群之间的关联,提供额外的生物学相关性。3. **实验验证**:- 在*秀丽隐杆线虫*长寿测定中:证实了 AgeXtend 预测中选定化合物的延长寿命效果。- FDA/PI 检测和 MTT 检测:评估各种条件下人体细胞的细胞活力和细胞毒性。### 发现内源性老年保护剂该研究还探索了内源性代谢物作为潜在的老年保护剂:- 利用 BioTransformer 3.0 进行生物转化预测。- 进行实验来评估这些代谢物的功效和安全性,确定几种具有良好抗衰老特性的新型候选物。### 结论AgeXtend 提供了一个强大的工具,通过利用人工智能驱动的预测模型来加速新的老年保护剂的发现,同时确保可解释性和安全性。该平台在药物开发、个性化医疗和衰老研究方面具有潜在的应用前景。这项工作代表了计算生物学和衰老科学领域的重大进步,为研究人员提供了一个全面的框架来识别有助于健康衰老的新型化合物。### 参考- Arora, S.、Mittal, A.、Duari, S. 等人。通过基于人工智能的可解释平台 AgeXtend 发现老年保护剂。*自然老化*(2024)。https://doi.org/10.1038/s43587-024-00763-4