Artificiell intelligens (AI) är ett brett område som omfattar många olika underkategorier, från appar som kan skriva poesi till algoritmer som lätt upptäcker mönster som människor lätt missar. Nyligen har AI-modellering spelat en betydande roll i utvecklingen av en studie om Alzheimers sjukdom. Forskare vid University of California, San Diego (UC San Diego) använde AI för att upptäcka att en gen som ofta identifieras som en markör för Alzheimers också kan vara en orsakande faktor. Denna upptäckt belyser en stor utmaning inom Alzheimersforskning: att skilja mellan de förändringar som orsakas av sjukdomen och de förändringar som faktiskt utlöser den. Studien fokuserade på ett enzym kallat fosfoglyceratdehydrogenas (PHGDH) och genen som kodar för detta. Tidigare forskning från teamet hade visat att denna gen tenderar att vara mer aktiv hos personer med snabbt progredierande Alzheimers. Det som var oklart var dock mekanismen bakom denna koppling. Med hjälp av AI modellerade forskarna enzymets tredimensionella struktur i större detalj, vilket avslöjade en tidigare okänd funktion: det tycks kunna slå på och av andra specifika gener. Ytterligare undersökningar visade att PHGDH interagerar med två gener inuti astrocyter—hjärnceller som är involverade i att stödja nervceller—på sätt som stör hjärnans förmåga att hantera inflammation och att rensa bort avfall. Forskarna tror att denna interaktion kan utgöra en kritisk brytpunkt som initierar Alzheimers, vilket förklarar kopplingen mellan PHGDH och sjukdomen. “Denna upptäckt krävde verkligen avancerad AI för att exakt bestämma enzymets 3D-struktur, ” nämner Sheng Zhong, en bioingenjör vid UC San Diego. Därefter sökte teamet att utveckla metoder för att delvis hämma PHGDH.

Idealiskt skulle ett läkemedel blockera PHGDHs genreglerande aktivitet i astrocyter medan det bevarar dess viktiga enzymatiska funktioner. De identifierade en molekyl vid namn NCT-503 som uppfyller dessa krav. AI-modellering användes återigen för att analysera strukturen av NCT-503 och dess interaktion med PHGDH. Det verkar som att NCT-503 binder till en specifik ficka i enzymet, vilket förhindrar dess obehöriga gen-svängande funktioner. Även om det kommer att dröja betydande tid innan ett läkemedel för Alzheimers kan utvecklas baserat på denna upptäckt, har initial forskning visat att behandlingar baserade på NCT-503 kan effektivt reglera PHGDH-aktivitet i musmodeller av sjukdomen. Möss som behandlades med molekylen visade förbättrad prestation i minnes- och ångestrelaterade tester. “Nu finns det en terapeutisk kandidat med visad effekt som kan ge hopp om vidare klinisk utveckling, ” säger Zhong. “Det kan finnas helt nya klasser av små molekyler som kan utnyttjas för framtida behandlingar. ” Viktigt är att NCT-503 kan passera blod-hjärn-barriären för att nå nervceller och deras närstående celler, vilket ökar potentialen för detta forskningsgenombrott. Läkemedel baserade på NCT-503 kan också ges i oralt läkemedelsform. Även om det är en lång process att knäcka komplexiteten i Alzheimers sjukdom—inklusive de olika faktorerna från miljöutmaningar till arvsmassan—tar varje ny studie oss närmare effektiva behandlingar och bättre sätt att hantera tillståndet. “Tyvärr är behandlingsmöjligheterna för Alzheimers sjukdom mycket begränsade, ” reflekterar Zhong. “För närvarande är behandlingssvaren långt ifrån optimala. ”