Sztuczna inteligencja (SI) to szerokie pole, obejmujące wiele różnych podtypów, od aplikacji potrafiących pisać poezję po algorytmy, które łatwo wykrywają wzorce trudne do zauważenia przez człowieka. Ostatnio modelowanie SI odegrało ważną rolę w postępie badania choroby Alzheimera. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (UC San Diego) wykorzystali SI do odkrycia, że gen powszechnie uznawany za marker choroby Alzheimera, może być również czynnikiem wywołującym chorobę. To odkrycie podkreśla główne wyzwanie w badaniach nad Alzheimerem: odróżnienie zmian wywołanych przez chorobę od tych, które faktycznie ją uruchamiają. Głównym tematem tego badania była enzym o nazwie fosfogliceraminodehydrogenaza (PHGDH) oraz gen kodujący ten enzym. Wcześniejsze badania zespołu wykazały, że ten gen jest bardziej aktywny u osób z szybko postępującym Alzheimerem. Jednak nie było jasne, jaki jest mechanizm tego powiązania. Dzięki SI naukowcy opracowali model trójwymiarowej struktury enzymu PHGDH, co ujawniło wcześniej nieznaną funkcję: enzym ten wydaje się przełączać wybrane geny włącza i wyłącza. Dalsze badania wykazały, że PHGDH współdziała z dwoma genami wewnątrz astrocytów – komórek mózgu wspomagających neurony – w sposób zakłócający zdolność mózgu do zarządzania stanem zapalnym i usuwania odpadów. Naukowcy uważają, że ta interakcja może stanowić krytyczny punkt zwrotny, który inicjuje Alzheimer, wyjaśniając związek pomiędzy PHGDH a chorobą. „To odkrycie wymagało naprawdę najnowocześniejszej SI, aby precyzyjnie ustalić trzywymiarową strukturę enzymu” – mówi Sheng Zhong, inżynier biomedyczny z UC San Diego. Następnie zespół starał się opracować metody częściowego hamowania PHGDH.

Idealnie, lek miałby blokować aktywność genową PHGDH w astrocytach, jednocześnie chroniąc jego podstawowe funkcje enzymatyczne. Zidentyfikowali cząsteczkę o nazwie NCT-503, która spełnia te kryteria. Kolejne modelowanie SI analizowało strukturę NCT-503 i jego interakcję z PHGDH. Okazało się, że NCT-503 wiąże się z określoną kieszenią w enzymie, uniemożliwiając mu nieautoryzowane przełączanie genów. Chociaż będzie potrzebować jeszcze dużo czasu, zanim na podstawie tych odkryć powstanie lek na Alzheimer, wstępne badania wykazały, że terapie oparte na NCT-503 skutecznie regulują aktywność PHGDH w modelach mysich choroby. Myszom poddanym leczeniu tym związkiem poprawiły się wyniki w testach pamięci i kontrolowania lęku. „Teraz mamy kandydat do terapii, który wykazuje skuteczność i może być rozwijany dalej klinicznie” – mówi Zhong. „Możliwe jest też opracowanie zupełnie nowych klas małych cząsteczek, które mogą znaleźć zastosowanie w przyszłych terapiach. ” Co istotne, NCT-503 jest zdolny przekraczać barierę krwi-mózg, docierając do neuronów i ich komórek wsparcia, co zwiększa potencjał tego odkrycia. Leki oparte na NCT-503 mogłyby być również podawane doustnie. Chociaż rozwikłanie złożoności choroby Alzheimera – obejmując różne czynniki od wyzwań środowiskowych po dziedziczenie genetyczne – pozostaje powolnym procesem, każde nowe badanie zbliża nas do skutecznych metod leczenia i lepszego zarządzania chorobą. „Niestety, opcje leczenia choroby Alzheimera nadal są bardzo ograniczone” – mówi Zhong. „Obecnie odpowiedzi na leczenie są dalekie od optymalnych. ”