Искусственный интеллект обнаружил предполагаемый триггер болезни Альцгеймера

И, возможно, способ ее лечения.

Искусственный интеллект — это широкий термин, охватывающий множество различных подтипов, от приложений, которые могут писать стихи, до алгоритмов, которые способны обнаруживать закономерности, которые в противном случае были бы пропущены. И теперь ИИ сыграл важную роль в исследовании болезни Альцгеймера.

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego) использовали ИИ, чтобы обнаружить, что ген, признанный признаком болезни Альцгеймера, может также вызывать ее. Это поднимает одну из больших проблем в изучении болезни Альцгеймера: понимание  изменений, вызываемых болезнью, а также понимание изменений, которые вызывают саму болезнь.

В центре внимания здесь были фермент, называемый фосфоглицератдегидрогеназой (PHGDH), и ген, который его кодирует. Ранее исследователи установили, что этот ген, как правило, более активен у людей с быстро прогрессирующей болезнью Альцгеймера.

Ученым было неясно, что движет этой связью. Команда использовала ИИ для более полного моделирования структуры фермента PHGDH, предположив, что у него есть ранее скрытая функция: включение и выключение других конкретных генов.

Дальнейший анализ показал, что PHGDH взаимодействует с двумя генами внутри клеток мозга, известных как астроциты, таким образом, что это мешает способности мозга регулировать воспаление и очищать отходы. Исследователи считают, что это может быть одним из переломных моментов, запускающих болезнь Альцгеймера, и объясняющих связь между PHGDH и заболеванием.

«Для этого открытия действительно потребовалось современное ИИ, чтобы очень точно сформулировать трехмерную структуру», — говорит биоинженер Шэн Чжун из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Затем команда исследовала способы ингибирования PHGDH, но только частично — в идеале лекарство должно было бы блокировать его способность регулировать гены в астроцитах, при этом позволяя ему выполнять свою важную ферментативную роль.

Команда нашла молекулу под названием NCT-503, которая соответствовала требованиям. Моделирование ИИ было снова развернуто для изучения структуры этой молекулы и того, как она взаимодействует с PHGDH. NCT-503, по-видимому, связывается с карманом в PHGDH, чтобы остановить его несанкционированное переключение генов.

Еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем на основе этого открытия можно будет разработать настоящее лекарство от болезни Альцгеймера, но исследование показало, что лечение на основе NCT-503 может установить барьеры вокруг PHGDH в моделях заболевания у мышей. У мышей, которым проводилось лечение, наблюдались улучшения в тестах на память и тревожность.

«Теперь есть терапевтический кандидат с доказанной эффективностью, который имеет потенциал для дальнейшей разработки в клинических испытаниях», — говорит Чжун.

«Возможно, существуют совершенно новые классы малых молекул, которые потенциально могут быть использованы для разработки будущих терапевтических средств».

Важно то, что NCT-503 способен преодолевать гематоэнцефалический барьер, чтобы получить доступ к нейронам и связанным с ними клеткам, что делает новое исследование лечения еще более многообещающим. Лекарства на основе молекулы можно даже принимать перорально.

Хотя требуется время, чтобы разобраться во всех тонкостях болезни Альцгеймера и всех различных факторах, участвующих в ее развитии — от стрессов окружающей среды до наследственной генетики — каждое новое исследование приближает нас на шаг к решениям и совершенствованию того, как мы справляемся с этим состоянием.

«К сожалению, варианты лечения болезни Альцгеймера очень ограничены», — говорит Чжун. «И на данный момент результаты лечения не являются выдающимися».

Исследование было опубликовано в издании Cell.