Trí tuệ nhân tạo (AI) là một lĩnh vực rộng lớn bao gồm nhiều loại khác nhau, từ các ứng dụng có khả năng viết thơ đến các thuật toán dễ dàng phát hiện các mẫu hình mà con người dễ bỏ sót. Gần đây, mô hình AI đã đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy nghiên cứu về bệnh Alzheimer's. Các nhà nghiên cứu tại Đại học California, San Diego (UC San Diego) đã sử dụng AI để phát hiện ra rằng một gen thường được xác định là dấu hiệu nhận biết của Alzheimer có thể cũng là một yếu tố gây bệnh. Phát hiện này nhấn mạnh một thử thách lớn trong nghiên cứu Alzheimer: phân biệt sự thay đổi do bệnh gây ra với những thay đổi thực sự đã thúc đẩy bệnh. Nghiên cứu tập trung vào một enzyme gọi là phosphoglycerate dehydrogenase (PHGDH) và gen mã hóa nó. Các nghiên cứu trước đó của nhóm đã chỉ ra rằng gen này thường hoạt động mạnh hơn ở những người mắc Alzheimer's tiến triển nhanh. Tuy nhiên, cơ chế đứng sau mối liên hệ này còn chưa rõ ràng. Sử dụng AI, các nhà nghiên cứu đã mô hình hóa cấu trúc ba chiều của enzyme PHGDH một cách chi tiết hơn, revealing một chức năng chưa từng biết đến trước đây: enzyme này có vẻ như bật hoặc tắt các gen khác một cách đặc biệt. Các điều tra tiếp theo cho thấy PHGDH tương tác với hai gen bên trong tế bào astrocyte — các tế bào não tham gia hỗ trợ neuron — theo những cách làm gián đoạn khả năng quản lý viêm và loại bỏ chất thải của não bộ. Các nhà nghiên cứu tin rằng sự tương tác này có thể đại diện cho một điểm quan trọng kích hoạt Alzheimer, giải thích mối liên kết giữa PHGDH và bệnh. “Phát hiện này thực sự cần đến AI hiện đại nhất để xác định chính xác cấu trúc 3D của enzyme, ” Sheng Zhong, một kỹ sư sinh học tại UC San Diego nhận xét. Sau đó, nhóm đã tìm cách phát triển phương pháp để ức chế một phần hoạt động của PHGDH.

Lý tưởng nhất, một loại thuốc sẽ chặn hoạt động điều chỉnh gen của PHGDH trong tế bào astrocyte, đồng thời giữ gìn các chức năng enzym thiết yếu của nó. Họ đã xác định một phân tử tên NCT-503 đáp ứng các tiêu chí này. Lại một lần nữa, AI được dùng để phân tích cấu trúc của NCT-503 và cách nó tương tác với PHGDH. Có vẻ như NCT-503 liên kết với một túi đặc biệt trong enzyme này, ngăn chặn các hành động chuyển đổi gen không phù hợp của nó. Mặc dù còn nhiều thời gian trước khi có thể phát triển thuốc điều trị Alzheimer dựa trên phát hiện này, nghiên cứu ban đầu đã chỉ ra rằng các phương pháp điều trị từ NCT-503 có thể kiểm soát hoạt động của PHGDH hiệu quả trong các mô hình chuột mắc bệnh. Những con chuột được điều trị bằng phân tử này đã cho thấy khả năng cải thiện trong các thử nghiệm về trí nhớ và lo âu. “Hiện tại có một ứng viên trị liệu đã chứng minh hiệu quả, đầy triển vọng để tiếp tục phát triển lâm sàng, ” Zhong nói. “Có thể xuất hiện các loại phân tử nhỏ hoàn toàn mới có thể khai thác cho các phương pháp điều trị trong tương lai. ” Quan trọng là NCT-503 có khả năng vượt qua hàng rào máu – não để tới tế bào thần kinh và các tế bào liên quan, qua đó nâng cao tiềm năng ứng dụng của nghiên cứu này. Các thuốc dựa trên NCT-503 cũng có thể được dùng đường uống. Trong khi việc làm sáng tỏ sự phức tạp của bệnh Alzheimer — bao gồm các yếu tố góp phần từ thách thức môi trường đến di truyền inherited — còn diễn ra chậm, mỗi nghiên cứu mới lại đưa chúng ta lại gần hơn tới các phương pháp điều trị hiệu quả và quản lý tốt hơn bệnh này. “Thật không may, các lựa chọn điều trị cho bệnh Alzheimer còn rất hạn chế, ” Zhong nhận định. “Hiện tại, phản ứng điều trị vẫn còn xa mới tối ưu. ”