Kunstig intelligens (AI) er et bredt felt, der omfatter mange forskellige underkategorier, lige fra apps, der kan skrive poesi, til algoritmer, der nemt opdager mønstre, som mennesker ofte overser. På det sidste har AI-modellering spillet en væsentlig rolle i fremskridt inden for en Alzheimer-forskning. Forskere ved University of California, San Diego (UC San Diego) har brugt AI til at afsløre, at et gen, der almindeligvis betragtes som en markør for Alzheimer, også kan være en årsagsfaktor. Denne opdagelse understreger en stor udfordring i Alzheimer-forskning: at skelne mellem de ændringer, sygdommen forårsager, og de ændringer, der faktisk udløser den. Forskningens fokus var et enzym kaldet phosphoglycerat dehydrogenase (PHGDH) og det gen, der koder for det. Tidligere forskning fra teamet havde vist, at dette gen har en tendens til at være mere aktivt hos personer med hurtigt fremskridende Alzheimer. Det, der var uklart, var mekanismen bag denne forbindelse. Ved hjælp af AI modellerede forskerne enzymets tredimensionelle struktur i større detaljer, hvilket afslørede en tidligere ukendt funktion: det ser ud til at skifte andre specifikke gener til og fra. Yderligere undersøgelser viste, at PHGDH interagerer med to gener inde i astrocytter – hjerneceller, der støtter neuroner – på måder, der forstyrrer hjernens evne til at håndtere inflammation og rydde affald ud. Forskerne mener, at denne interaktion kan udgøre en kritisk vippepunkt, der starter Alzheimer, og dermed forklare forbindelsen mellem PHGDH og sygdommen. “Denne opdagelse krævede virkelig avanceret AI for at bestemme enzymets 3D-struktur med stor præcision, ” siger Sheng Zhong, en bioingeniør ved UC San Diego. Efterfølgende søgte teamet at udvikle metoder til delvist at hæmme PHGDH.

Ideelt set skulle et lægemiddel blokere PHGDHs genregulerende aktivitet i astrocytter, samtidig med at det bevarer dets essentielle enzymatiske funktioner. De identificerede et molekyle kaldet NCT-503, der opfylder disse krav. AI-modellering blev igen brugt til at analysere strukturen af NCT-503 og dets interaktion med PHGDH. Det ser ud til, at NCT-503 binder til en specifik lomme i PHGDH, hvilket forhindrer enzymet i uautoriseret at skifte gener til og fra. Selvom der vil gå betydelig tid, før et lægemiddel mod Alzheimer kan udvikles baseret på denne opdagelse, har indledende forskning vist, at behandlinger afledt af NCT-503 effektivt kan regulere PHGDH-aktivitet i musemodeller af sygdommen. Mus, der blev behandlet med molekylet, viste forbedret præstation i hukommelses- og angstrelaterede test. “Der er nu en terapeutisk kandidat med dokumenteret effekt, som lover videre klinisk udvikling, ” siger Zhong. “Der kan også blive helt nye klasser af små molekyler, der kan bruges til fremtidige terapier. ” Vigtigt er det, at NCT-503 er i stand til at krydse blod-hjerne-barrieren for at nå nerveceller og deres tilknyttede celler, hvilket øger potentialet for denne forsknings anvendelse. Lægemidler baseret på NCT-503 kan også gives oralt. Selvom det at afdække kompleksiteten af Alzheimer’s sygdom – inklusive de forskellige bidragende faktorer fra miljømæssige udfordringer til arvelig genetik – stadig er en langsom proces, bringer hver ny undersøgelse os nærmere effektive behandlinger og bedre håndtering af tilstanden. “Desværre er behandlingsmulighederne for Alzheimer’s sygdom fortsat meget begrænsede, ” reflekterer Zhong. “Lige nu er behandlingseffekterne langt fra optimale. ”