Штучний інтелект (ШІ) є широкою галуззю, яка включає багато різних підтипів, від додатків, здатних писати поезію, до алгоритмів, що легко виявляють патерни, які важко помітити людині. Останнім часом моделювання за допомогою ШІ зіграло важливу роль у просуванні дослідження хвороби Альцгеймера. Дослідники з Університету Каліфорнії, Сан-Дієго (UC San Diego), використали ШІ для з’ясування того, що ген, який часто вважається маркером хвороби Альцгеймера, можливо, є також її причинним чинником. Це відкриття підкреслює головну проблему у дослідженні Альцгеймера: відрізнити зміни, викликані хворобою, від тих, що фактично її запускають. Об’єктом цього дослідження стала фермент — фосфогліцеррат дегідрогеназа (PHGDH) та ген, що його кодує. Попередні дослідження команди показали, що цей ген має тенденцію бути активнішим у осіб з швидко прогресуючим Альцгеймером. Однак незрозуміло було, який механізм стоїть за цією зв’язком. За допомогою ШІ дослідники моделювали тривимірну структуру ферменту PHGDH у деталях, що дозволило виявити раніше невідомі функції: він, ймовірно, вмикає та вимикає інші певні гени. Подальші дослідження показали, що PHGDH взаємодіє з двома генами всередині астроцитів — клітин головного мозку, що підтримують нейрони, — у такий спосіб, що порушує здатність мозку управляти запаленням і виводити шкідливі речовини. Вчені вважають, що ця взаємодія може стати критичним переломним моментом, який ініціює Альцгеймер, пояснюючи зв’язок між PHGDH і хворобою. «Це відкриття дійсно вимагало сучасного ШІ для точного визначення тривимірної структури ферменту», — зазначає Шен Чжон, біоинженер UC San Diego. Після цього команда намагалася розробити методи часткового гальмування роботи PHGDH.

Ідеально, щоб препарат блокував його здатність регулювати гени в астроцитах, при цьому зберігаючи його головну ферментативну функцію. Вони ідентифікували молекулу під назвою NCT-503, яка відповідає цим критеріям. Знову застосовувалися моделювання ШІ для аналізу структури NCT-503 та його взаємодії з PHGDH. Виявлено, що NCT-503 зв’язується з певним карманом у ферменті, запобігаючи його незаконним генного перемикання. Хоча розвитку ліків на основі цієї знахідки ще довго чекати, початкові дослідження показали, що терапевтичні засоби, створені на основі NCT-503, можуть ефективно регулювати активність PHGDH у мишачих моделях хвороби. Миші, яким вводили цю молекулу, показали покращення у пам’яті та тестах, що стосуються тривожності. «Зараз є кандидат на терапію з доведеною ефективністю, що обіцяє подальший клінічний розвиток», — говорить Чжон. «Можливо, з’являться цілком нові класи малих молекул, які можна буде використовувати для майбутніх терапевтичних засобів». Важливо, що NCT-503 здатний долати гемато-енцефалічний бар’єр та досягати нейронів і їх супутніх клітин, що підсилює потенціал цього дослідження. Ліки на основі NCT-503 також можна буде приймати перорально. Хоч розгадування складної природи хвороби Альцгеймера — включно з різноманітними чинниками від зовнішніх викликів до спадкових генів — залишається повільним процесом, кожне нове дослідження наближає нас до ефективних лікувань та кращого управління цією хворобою. «На жаль, засоби лікування хвороби Альцгеймера залишаються дуже обмеженими», — відзначає Чжон. «На даний момент відповіді на лікування далекі від оптимальних».