Η τεχνητή νοημοσύνη (ΤΝ) είναι ένα ευρύ πεδίο που περιλαμβάνει πολλούς διαφορετικούς υποτύπους, από εφαρμογές που μπορούν να γράψουν ποίηση μέχρι αλγόριθμους που ανιχνεύουν μοτίβα εύκολα θα μπορούσαν να παραβλεφθούν από τους ανθρώπους. Πρόσφατα, η μοντελοποίηση μέσω ΤΝ έπαιξε σημαντικό ρόλο στην προώθηση μιας μελέτης για τη νόσο Αλτσχάιμερ. Οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Σαν Ντιέγκο (UC San Diego) χρησιμοποίησαν την ΤΝ για να ανακαλύψουν ότι ένα γονίδιο που συχνά ταυτοποιείται ως δείκτης της νόσου του Αλτσχάιμερ μπορεί επίσης να αποτελεί αιτιολογικό παράγοντα. Αυτή η ανακάλυψη υπογραμμίζει μια μεγάλη πρόκληση στην έρευνα για το Αλτσχάιμερ: το να διακρίνουμε τις αλλαγές που προκαλεί η νόσος από αυτές που πραγματικά την πυροδοτούν. Το επίκεντρο αυτής της μελέτης ήταν ένα ένζυμο που ονομάζεται φωσφογλυκερατική δεϋδρογενάση (PHGDH) και το γονίδιο που το κωδικοποιεί. Προηγούμενες έρευνες της ομάδας είχαν δείξει ότι αυτό το γονίδιο τείνει να είναι πιο δραστήριο σε άτομα με ταχεία εξέλιξη της νόσου του Αλτσχάιμερ. Ωστόσο, η εικόνα που δεν ήταν σαφής ήταν ο μηχανισμός πίσω από αυτή τη σύνδεση. Χρησιμοποιώντας ΤΝ, οι ερευνητές μοντελοποίησαν τη τρισδιάστατη δομή του ενζύμου PHGDH με μεγαλύτερη λεπτομέρεια, αποκαλύπτοντας μια προηγουμένως άγνωστη λειτουργία: φαίνεται να ενεργοποιεί και να απενεργοποιεί συγκεκριμένα άλλα γονίδια. Περαιτέρω έρευνες απέδειξαν ότι το PHGDH αλληλεπιδρά με δύο γονίδια μέσα στα αστρόκυτταρα—τα κύτταρα του εγκεφάλου που εμπλέκονται στην υποστήριξη των νευρώνων—in τρόπους που διαταράσσουν την ικανότητα του εγκεφάλου να διαχειρίζεται τη φλεγμονή και να καθαρίζει τα απόβλητα. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτή η αλληλεπίδραση μπορεί να αντιπροσωπεύει ένα κρίσιμο σημείο καμπής που ξεκινάει το Αλτσχάιμερ, εξηγώντας τη σύνδεση μεταξύ PHGDH και της νόσου. «Αυτή η ανακάλυψη απαιτούσε πραγματικά την πιο σύγχρονη τεχνολογία ΤΝ για να προσδιορίσει με ακρίβεια τη τρισδιάστατη δομή του ενζύμου», σημειώνει ο Sheng Zhong, βιομηχανικός μηχανικός στο UC San Diego. Έκτοτε, η ομάδα επιδίωξε να αναπτύξει μεθόδους που να περιορίζουν μερικώς το PHGDH.

Ιδανικά, ένα φάρμακο θα μπορούσε να μπλοκάρει την δραστηριότητα ρύθμισης γονιδίων του PHGDH στα αστρόκυτταρα, διατηρώντας παράλληλα τις σημαντικές λειτουργίες του ενζύμου. Ανέπτυξαν μια molekula που ονομάζεται NCT-503 που πληροί αυτά τα κριτήρια. Η μοντελοποίηση μέσω ΤΝ χρησιμοποιήθηκε και πάλι για την ανάλυση της δομής του NCT-503 και της αλληλεπίδρασής του με το PHGDH. Φαίνεται ότι το NCT-503 δεσμεύεται σε ένα συγκεκριμένο σημείο στο PHGDH, εμποδίζοντας τις άδειες του ενεργοποίησης γονιδίων. Αν και θα χρειαστεί σημαντικός χρόνος προτού αναπτυχθεί φάρμακο για το Αλτσχάιμερ βασισμένο σε αυτό το εύρημα, αρχικές έρευνες έχουν δείξει ότι θεραπείες που προέρχονται από το NCT-503 μπορούν να ρυθμίσουν αποτελεσματικά τη δραστηριότητα του PHGDH σε πειραματικά μοντέλα ποντικών με τη νόσο. Τα ποντίκια που έλαβαν το μόριο παρουσιάσαν βελτιωμένη απόδοση σε δοκιμές μνήμης και άγχους. «Τώρα υπάρχει ένα θεραπευτικό υποψήφιο με αποδεδειγμένη αποτελεσματικότητα που διατηρεί ελπίδες περαιτέρω κλινικής ανάπτυξης», λέει ο Zhong. «Μπορεί να υπάρξουν εντελώς νέες κατηγορίες μικρών μορίων που μπορούν να αξιοποιηθούν για μελλοντικές θεραπείες. » Σημαντικό είναι πως το NCT-503 είναι ικανό να διασχίζει τον αιματοαιgurτικό φραγμό για να φτάσει στους νευρώνες και τα σχετικά κύτταρα, ενισχύοντας την πιθανή επίδραση αυτής της έρευνας. Τα φάρμακα που βασίζονται στο NCT-503 θα μπορούσαν επίσης να χορηγηθούν από το στόμα. Ενώ η αποκωδικοποίηση της πολυπλοκότητας της νόσου Alzheimer—συμπεριλαμβανομένων των διαφόρων παραγόντων, από περιβαλλοντικές προκλήσεις μέχρι κληρονομικά γονίδια—παραμένει αργή διαδικασία, κάθε νέα μελέτη μας φέρνει πιο κοντά σε αποτελεσματικές θεραπείες και καλύτερη διαχείριση της κατάστασης. «Δυστυχώς, οι θεραπευτικές επιλογές για τη νόσο Alzheimer παραμένουν πολύ περιορισμένες», αναλογίζεται ο Zhong. «Επί του παρόντος, οι ανταποκρίσεις στις θεραπείες απέχουν πολύ από το ιδανικό. »