Tekoäly (AI) on laaja ala, johon kuuluu monenlaisia alalajeja, aina sovelluksista, jotka voivat kirjoittaa runoja, algoritmeihin, jotka havaitsevat helposti ihmisen huomaamat kuvioita. Äskettäin tekoälyn mallinnus on näytellyt merkittävää roolia Alzheimerin taudin tutkimuksen edistämisessä. Kalifornian yliopiston San Diegon (UC San Diego) tutkijat hyödyntivät tekoälyä paljastaakseen, että yleisesti Alzheimerin merkkiaineeksi katsottu geeni saattaa olla myös syynä tautiin. Tämä löytö korostaa suurta haastetta Alzheimerin tutkimuksessa: erottaa taudin aiheuttamat muutokset niistä muutoksista, jotka varsinaisesti laukaisevat sen. Tämän tutkimuksen keskeisenä kohteena oli entsyymi nimeltä fosfoglukeraatti dehydrogenaasi (PHGDH) ja sen koodaava geeni. Tiimin aiemmat tutkimukset olivat osoittaneet, että tämä geeni on yleensä aktiivisempi henkilöillä, joilla Alzheimerin taudin eteneminen on nopeaa. Kuitenkin se, mikä oli epäselvää, oli mekanismi tämän yhteyden takana. Tekoälyn avulla tutkijat mallinsivat PHGDH-entsyymin kolmiulotteista rakennetta tarkemmin, paljastaen aiemmin tuntemattoman toiminnon: se vaikuttaa päällisin puolin kytkevän päälle ja pois päältä tiettyjä geenejä. Lisätutkimukset osoittivat, että PHGDH vaikuttaa kahteen geeniin astrosyyteissä – aivovauriosoluissa, jotka osallistuvat neuronien tukemiseen – tavalla, joka häiritsee aivojen kykyä hallita tulehdusta ja poistaa jätettä. Tutkijat uskovat, että tämä vuorovaikutus saattaa olla ratkaiseva käännekohta, joka käynnistää Alzheimerin taudin, selittäen yhteyden PHGDH:n ja taudin välillä. "Tämä löytö vaati huipputeknistä tekoälyä entsyymin 3D-rakenteen tarkan määrittämiseksi, " toteaa UC San Diegon bioinsinööri Sheng Zhong. Seuraavaksi tiimi pyrki kehittämään menetelmiä, joilla osittain estää PHGDH:ta.

Ideaalitilanteessa lääke sitoutuisi blokkaamaan PHGDH:n geenin säätelytoiminnan astrosyyteissä mutta säilyttäen sen keskeiset entsyymisen toiminnot. He löysivät molekyylin nimeltä NCT-503, joka täyttää nämä kriteerit. Tekoälymallintamista hyödynnettiin uudelleen analysoimaan NCT-503:n rakennetta ja sen vuorovaikutusta PHGDH:n kanssa. Näyttää siltä, että NCT-503 sitoutuu tiettyyn pistoolle PHGDH:ssa, estäen sitä säätämästä geenejä laittomasti. Vaikka Alzheimerin taudin lääke tarvitsee vielä aikaa kehittää, alkuperäiset tutkimukset ovat osoittaneet, että NCT-503:n johdannaisia lääkkeitä voidaan tehokkaasti säädellä PHGDH:n aktiivisuutta hiirimalleissa. Hoidetut hiiret suoriutuivat paremmin muisti- ja ahdistustesteissä. "Nykyään on olemassa hoitoyhdistelmä, jonka teho on todistettu, ja joka lupailee edistystä kliinisen utveckleminen, " sanoo Zhong. "Voi olla täysin uusia pieneen molekyyliin perustuvia lääkitystapoja, joita voidaan tulevaisuudessa hyödyntää. " Merkittävää on myös se, että NCT-503 pystyy läpäisemään veriaivoesteen saavuttaakseen neuroneja ja niiden ympärillä olevia soluja, mikä lisää tämän tutkimuksen potentiaalista vaikutusta. NCT-503-pohjaisia lääkkeitä voidaan myös ottaa suun kautta. Vaikka Alzheimerin taudin monimutkaisuuden selvittäminen – mukaan lukien ympäristötekijät ja perinnölliset geneettiset tekijät – on edelleen hidasta, jokainen uusi tutkimus vie meitä lähemmäksi tehokkaita hoitomuotoja ja sairauden parempaa hallintaa. "Valitettavasti Alzheimerin taudin hoitovaihtoehdot ovat edelleen hyvin rajoitetut, " pohdiskelee Zhong. "Tällä hetkellä hoitovasteet ovat kaukana optimaalisista. "