Die Revolution der Glaukom-Behandlung: Eine neue Hoffnung
Forschung zeigt, dass bestehende Medikamente das Potenzial für Normaldruckglaukom haben.
Junhong Jiang, Di Hu, Qi Zhang, Zenan Lin
― 7 min Lesedauer
Inhaltsverzeichnis
- Was verursacht Glaukom?
- Warum ist NTG ein Problem?
- Die Idee der Medikamentenumwidmung
- Der Aufstieg der Technologie in der Medizin
- Suche nach potenziellen Medikamentenkandidaten für NTG
- Die finalen Medikamentenkandidaten
- Identifizierung der Ziele für die Medikamente
- Die Rolle der genetischen Forschung
- Vielversprechende Ergebnisse
- Warum Metformin?
- Fazit: Ein Licht am Ende des Tunnels
- Originalquelle
- Referenz Links
Glaukom ist eine ernsthafte Augenkrankheit, die zur Erblindung führen kann. Es passiert, wenn Nervenzellen im Auge, die als retinalen Ganglionzellen bekannt sind, allmählich absterben. Wenn das passiert, fängt eine Person an, ihre Sicht zu verlieren, normalerweise auf eine Weise, die man zuerst nicht bemerkt. Es ist ein heimlicher Dieb des Sehens. Weltweit sind mehr als 70 Millionen Menschen von dieser Erkrankung betroffen, wobei etwa 10 % davon komplett das Sehvermögen in beiden Augen verlieren. Das ist ein grosses Ding, nicht nur für die, die darunter leiden, sondern auch für die Gesundheitssysteme weltweit.
Was verursacht Glaukom?
Eine der Hauptursachen für Glaukom ist der hohe Druck im Auge, bekannt als erhöhter Augeninnendruck (IOP). Denk daran wie an einen Ballon, der zu voll wird und irgendwann platzt. Gesundheitsprofis konzentrieren sich oft darauf, diesen Augeninnendruck zu senken. Die Behandlungen umfassen Medikamente, Laserbehandlungen und manchmal auch Operationen. Allerdings haben nicht alle Glaukom-Patienten einen hohen Druck. Manche Menschen können Glaukom entwickeln, selbst wenn ihr Augeninnendruck im normalen Bereich bleibt. Das nennt man Normaldruckglaukom (NTG). Wie du dir vielleicht denken kannst, macht das die Behandlung von Glaukom komplizierter als eine Katze auf einem heissen Blechdach.
Warum ist NTG ein Problem?
NTG ist besonders herausfordernd, weil das Senken des Augeninnendrucks allein diesen Patienten nicht viel zu helfen scheint. Ärzte erkennen, dass andere Faktoren zur Progression von NTG beitragen können, aber es gibt nicht viele Behandlungsmöglichkeiten ausserhalb derjenigen, die den Augeninnendruck senken. Das hinterlässt eine grosse Lücke in der Versorgung, und es gibt einen dringenden Bedarf, neue Behandlungen für NTG-Patienten zu finden.
Die Idee der Medikamentenumwidmung
Ein vielversprechender Ansatz zur Entwicklung neuer Behandlungen ist die Praxis der Medikamentenumwidmung. Das bedeutet einfach, dass man Medikamente, die bereits für eine Erkrankung zugelassen sind, nimmt und herausfindet, ob sie vielleicht auch für eine andere wirken könnten. Das ist einfacher und schneller, als von Grund auf mit völlig neuen Medikamenten zu beginnen, was Jahre dauern, viel Geld kosten und manchmal einem Glücksspiel ähneln kann.
Erfolgreiche Beispiele für Medikamentenumwidmung gibt es bei der Behandlung von Krankheiten wie Krebs und HIV, also macht es Sinn, nach bestehenden Medikamenten zu suchen, die möglicherweise auch NTG helfen könnten. Die Identifizierung, welche Medikamente umgewidmet werden sollen, kann allerdings sehr zeitaufwendig sein, wie die Suche nach einer Nadel im Heuhaufen.
Der Aufstieg der Technologie in der Medizin
Neueste Fortschritte in der Technologie, insbesondere in der künstlichen Intelligenz (KI), verändern gerade, wie wir Medizin angehen. Generative KI, eine Art von KI, die grosse Datenmengen analysieren und bei verschiedenen Aufgaben helfen kann, hat sich in Bereichen wie der Medikamentenentdeckung als vielversprechend erwiesen. KI kann durch Unmengen von Daten viel schneller filtern als die engagiertesten menschlichen Forscher.
Ein bekanntes KI-Modell ist ChatGPT, das Informationen generieren und Einblicke basierend auf den Daten geben kann, auf denen es trainiert wurde. Es ist wie ein superintelligenter Freund, der bei den Hausaufgaben hilft, aber in der Welt der Medizin. Forscher beginnen, KI-Modelle in ihrem Bestreben zu nutzen, neue Medikamentenkandidaten für verschiedene Gesundheitszustände, einschliesslich NTG, zu finden.
Suche nach potenziellen Medikamentenkandidaten für NTG
In einer Studie verwendeten Forscher mehrere KI-Modelle, einschliesslich ChatGPT und anderer, um nach bestehenden Medikamenten zu suchen, die bei NTG helfen könnten. Sie stellten den KI-Modellen eine Reihe von Fragen, fast wie in einer Spielshow, bei der das Ziel war, Listen potenzieller Medikamentenkandidaten basierend auf ihrer Wirksamkeit und ihren ursprünglichen Zwecken zu erstellen.
Nach mehreren Abfragen kam die KI mit einer Liste von Medikamenten. Die Forscher verglichen dann die Ergebnisse verschiedener KI-Modelle, um gemeinsame Kandidaten zu finden. Es ist wie mehrere Freunde, die ihre Meinung zu einem Film abgeben und man nur den Empfehlungen folgt, denen alle zustimmen.
Die finalen Medikamentenkandidaten
Im Verlauf des Prozesses tauchten drei Hauptmedikamentenkandidaten auf: Metformin, Losartan und Memantin.
-
Metformin wird hauptsächlich zur Behandlung von Typ-2-Diabetes eingesetzt und hilft, den Blutzuckerspiegel zu senken. Denk daran wie an einen Türsteher, der den Zucker aus dem Nachtclub – deinem Blutkreislauf – raushält.
-
Losartan ist ein Medikament, das häufig zur Behandlung von Bluthochdruck eingesetzt wird.
-
Memantin wird typischerweise bei Alzheimer verschrieben, um Gedächtnis und kognitive Funktion zu verbessern.
Die Tatsache, dass diese drei Medikamente möglicherweise helfen könnten, NTG zu behandeln, ist eine spannende Entwicklung, weil sie ursprünglich für andere Gesundheitsprobleme entwickelt wurden und möglicherweise auch für Menschen mit NTG von Vorteil sein könnten.
Identifizierung der Ziele für die Medikamente
Sobald die Medikamentenkandidaten identifiziert waren, bestand die nächste Aufgabe darin, herauszufinden, wie diese Medikamente den Patienten mit NTG helfen könnten. Das beinhaltete, die spezifischen Ziele zu betrachten, auf die diese Medikamente im Körper wirken.
Für jedes der drei Medikamente suchten die Forscher in Datenbanken nach Informationen über ihre Wirkziele. Diese Ziele sind oft Proteine oder Zellen im Körper, mit denen das Medikament interagiert, um eine therapeutische Wirkung zu erzielen. Es ist wie herauszufinden, wer die VIPs auf einer Party sind, auf die der Türsteher achten muss.
Aus dieser Forschung fanden sie mehrere Ziele, die mit Metformin, Losartan und Memantin assoziiert sind. Studien zeigten, dass Metformin insbesondere das Risiko für NTG durch seine Wirkung auf bestimmte Ziele im Zusammenhang mit der Glukose-Regulation und Entzündung senken könnte.
Die Rolle der genetischen Forschung
Um ihre Ergebnisse weiter zu validieren, setzten die Forscher genetische Studien ein, die als Mendel’sche Randomisierung bekannt sind. Das ist ein schicker Weg zu sagen, dass sie genetische Informationen genutzt haben, um zu sehen, ob es einen kausalen Effekt der identifizierten Medikamente auf NTG gibt. Sie untersuchten, wie die Medikamente bestimmte Eigenschaften beeinflussen könnten, wie z.B. Blutzuckerspiegel oder die kognitive Leistung.
Einfacher gesagt, half dieser Schritt ihnen herauszufinden, ob die Einnahme von Metformin (zum Beispiel) tatsächlich das Risiko verringern könnte, NTG zu entwickeln, oder ob es nur ein glücklicher Zufall wäre.
Vielversprechende Ergebnisse
Die Ergebnisse waren vielversprechend, besonders für Metformin. Die Studie deutete darauf hin, dass Metformin einen positiven Effekt auf NTG haben könnte, indem es die Glukosewerte senkt. Die weiteren Implikationen sind aufregend. Wenn Metformin helfen kann, die Symptome von NTG zu managen, könnte das einen riesigen Unterschied für viele Patienten mit dieser Erkrankung bedeuten.
Metformin wirkt, indem es bestimmte Proteine und Wege im Körper beeinflusst, die direkt oder indirekt die Gesundheit der Augen betreffen könnten. Das Verständnis, wie diese Wechselwirkungen funktionieren, ist entscheidend für die Entwicklung von Behandlungen, die wirklich einen Unterschied im Leben der Menschen machen könnten.
Warum Metformin?
Warum wird Metformin zum Starspieler in dieser Forschung? Studien zeigen, dass es nicht nur den Blutzucker senkt, sondern auch eine Rolle bei der Reduzierung von Entzündungen und Stress in Zellen spielt, was für die Augengesundheit vorteilhaft sein könnte. Ausserdem hat es eine nachgewiesene Sicherheitsbilanz aus Jahren der Anwendung in der Diabetesbehandlung. Niemand will ein Medikament einnehmen, das mehr Probleme macht, als es wert ist!
Fazit: Ein Licht am Ende des Tunnels
Zusammenfassend haben Forscher Fortschritte gemacht, potenzielle neue Behandlungen für NTG mit einer Kombination aus KI und genetischen Methoden zu identifizieren. Die ersten Ergebnisse deuten darauf hin, dass Metformin eine wertvolle Ergänzung für den Umgang mit dieser kniffligen Erkrankung sein könnte.
Obwohl diese Forschung noch in einem frühen Stadium ist, hebt sie das Potenzial hervor, bestehende Medikamente auf neue Weise zu nutzen, um Menschen zu helfen, die unter Erkrankungen wie dem Normaldruckglaukom leiden.
Es mag nicht jede Herausforderung über Nacht lösen, aber es ist ein Schritt in die richtige Richtung – fast so, als würde man die elusive Nadel im Heuhaufen finden und feststellen, dass der Heuhaufen vielleicht nicht so viel Stroh enthält, wie man dachte! Weitere Studien und klinische Studien werden notwendig sein, um diese Erkenntnisse zu bestätigen, aber für viele bietet es einen Hoffnungsschimmer und einen Blick in eine hellere Zukunft für die Behandlung von Glaukom.
Originalquelle
Titel: Generative AI and genetic analyses indicate metformin as a drug repurposing candidate for normal tension glaucoma
Zusammenfassung: BackgroundThe normal tension glaucoma (NTG) has limited drug options since current anti-glaucoma medications are mostly designed to decrease intraocular pressure (IOP). The emerging generative artificial intelligence (GAI) may provide an unprecedented approach for its drug repurposing research. MethodsFirst, we iteratively interactivated with ChatGPT using 10 independent queries. Each query consists of two prompts, which asked ChatGPT to offer 20 drug repurposing candidates (DRCs) for NTG. The same process was employed to find DRCs with other two GAI models (i.e Google Gemini Advance and Anthropic Claude). The DRCs were quantified and ranked by their appearing frequency and orders. By tasking GAI and DrugBank database, the targets for the selected DRCs were identified. Then, the ChEMBL database was utilized to find the target-associated genes. The relevant instrumental variables (IVs) mapped to these genes were then identified with the GTEX dataset. In order to quantify the drugs effect, the mediation exposures (e.g. HbA1c for metformin) for the identified drugs were introduced to the single SNP mendelian randomization (SSMR) to filter the IVs with significant causal influence on the mediation traits. The filtered IVs were then utilized to measure the DRCs causal effect on NTG. ResultsOur results showed that three drugs (i.e. Metformin, Losartan, Mementine) appeared simultaneously in the suggesting lists generated by three GAI models. By utilizing GAI and DrugBank database, 8, 2 and 7 targets were identified for them, respectively. After searching ChEMBL and GTEx, the targets associated genes were identified for selecting corresponding IVs. Finaly, the SSMR kept 308 IVs for metformin, 11 for losartan, 180 for memantine. Applying the target-based MR, we found that, metformin may exert causal influence on NTG through targets GLP-1 and gluconeogenic enzymes, while no obvious causal links were detected in the study on losartan and mementine. ConclusionsOur results offered novel evidences to support the metformins repurposing in NTG patients. Moreover, we firstly proposed a novel paradigm consisting of GAI and genetic tools, which could serve as an effective pipeline for drug repurposing investigations of other diseases.
Autoren: Junhong Jiang, Di Hu, Qi Zhang, Zenan Lin
Letzte Aktualisierung: 2024-12-03 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.12.02.24318301
Quell-PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.12.02.24318301.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.
Vielen Dank an medrxiv für die Nutzung seiner Open-Access-Interoperabilität.