Искусственный интеллект помог выявить одну из причин болезни Альцгеймера и определить перспективный препарат для лечения.

Новое исследование показало, что ген, недавно признанный биомаркеро́м болезни Альцгеймера, на самом деле является ее причиной, – заявил Университет Калифорнии в Сан-Диего, – благодаря своей ранее неизвестной вторичной функции.

Исследователи из Университета Калифорнии в Сан-Диего использовали искусственный интеллект (AI) для разгадки этой тайны болезни Альцгеймера и открытия потенциального метода лечения, блокирующего дополнительную роль гены.

Команда под руководством Шэна Чжуна (Sheng Zhong), профессора департамента биоинженерии университета, ранее обнаружила потенциальный кровяной биомаркер для раннего выявления болезни Альцгеймера (называемый PHGDH). Теперь они обнаружили корреляцию: чем больше белка и РНК он производит, тем более прогрессирует заболевание. После дальнейших исследований они получили «терапевтического кандидата с доказанной эффе́ктивностью, который может быть дополнительно разработан для клинических испытаний».

Эта корреляция была подтверждена в нескольких когортах из разных медицинских центров, как отметил Чжун. Исследователи установили, что PHGDH действительно является причинным геном спонтанной болезни Альцгеймера. В дальнейшей поддержке этого открытия, исследователи с помощью AI определили, что PHGDH играет ранее неизвестную роль: он запускает путь, который нарушает включение и выключение генов клетками мозга. Такое нарушение может вызывать проблемы, например, развитие болезни Альцгеймера.

С помощью AI они смогли визуализировать трехмерную структуру белка PHGDH. В этой структуре они обнаружили, что белок имеет подструктуру. Чжун сказал: «Для этого открытия потребовался современный AI, чтобы сформулировать трехмерную структуру с высокой точностью». Обнаружив подструктуру, команда продемонстрировала, что с ее помощью белок может активировать два критически важных гена-мишени. Это нарушает деликатный баланс, приводя к различным проблемам и, в конечном итоге, к ранним стадиям болезни Альцгеймера. Другими словами, PHGDH имеет ранее неизвестную роль, независимую от своей ферментативной функции, которая через новый путь приводит к спонтанной болезни Альцгеймера.

Теперь, когда исследователи раскрыли механизм, они хотели выяснить, как вмешаться и, возможно, идентифицировать терапевтического кандидата, который может помочь в борьбе с заболеванием. Учитывая, что PHGDH является важным ферментом, ранее проводились исследования его возможных ингибиторов. Одно небольшое молекулярное соединение, известное как NCT-503, выделилось, поскольку оно не очень эффективно подавляет ферментативную активность PHGDH (производство серина), которую они не хотели изменять. NCT-503 также способен проникать через гематоэнцефалический барьер, что является желательным свойством. Они снова обратились к AI для трехмерной визуализации и моделирования. Они обнаружили, что NCT-503 может получить доступ к ДНК-связывающей подструктуре PHGDH благодаря связывающему карману. Дальнейшее тестирование показало, что NCT-503 действительно ингибирует регуляторную роль PHGDH.

При тестировании NCT-503 на двух моделях мышей с болезнью Альцгеймера исследователи обнаружили, что он значительно замедлил прогрессирование болезни. Леченые мыши показали существенное улучшение в тестах на память и тревожность.

Следующие шаги – оптимизировать соединение и провести исследования для подачи заявки на разрешение на проведение клинических испытаний в FDA.

Результаты исследования были опубликованы 23 апреля в журнале Cell.