Odkryto gen, który włącza Alzheimera. AI znalazła jego słaby punkt

Mała cząsteczka, wielka zmiana w leczeniu choroby Alzheimera

Choroba Alzheimera to najczęstsza przyczyna demencji, która dotyka miliony osób na całym świecie. Choć naukowcy badają ją od dziesięcioleci, wiele przypadków wciąż nie ma jasnego wyjaśnienia. Nie są one skutkiem odziedziczonych mutacji, lecz rozwijają się samoczynnie, bez oczywistego powodu. Właśnie ta spontaniczność sprawia, że leczenie choroby Alzheimera pozostaje wyjątkowo trudnym wyzwaniem.

Zespół naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego postanowił zbadać jedną z hipotez dotyczącą uruchamiania tej choroby. Jest nim gen PHGDH, dotąd traktowany jako biomarker, czyli sygnał ostrzegawczy wskazujący na chorobę. Badacze poszli jednak krok dalej i wykazali, że gen ten może rzeczywiście brać udział w rozwoju Alzheimera. A wszystko to dzięki zaawansowanej analizie struktury białka przy użyciu sztucznej inteligencji.

Gen PHGDH (fosfoglicerynianowa dehydrogenaza) koduje enzym biorący udział w pierwszym etapie produkcji L-seryny – aminokwasu, który odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu układu nerwowego. Seryna jest potrzebna do tworzenia neuroprzekaźników, osłonek mielinowych oraz błon komórkowych neuronów. Co ciekawe, choć występuje ona w pożywieniu, komórki mózgowe muszą ją wytwarzać samodzielnie, ponieważ nie mogą jej pobrać z krwi. Bariera krew–mózg skutecznie to uniemożliwia.

Do niedawna uważano, że PHGDH odpowiada wyłącznie za przemiany metaboliczne. Jednak badacze odkryli, że jego poziom jest wyraźnie podwyższony w mózgach osób z chorobą Alzheimera. Co więcej, im więcej białka wytwarzał ten gen, tym poważniejsze były zmiany w tkance nerwowej. To spostrzeżenie może mieć ogromne znaczenie dla leczenia choroby Alzheimera.

„Ta korelacja była powtarzalna w wielu niezależnych grupach badanych” – podkreśla główny autor badania, prof. Sheng Zhong w artykule portalu Neuroscience News.

Polecamy: Lek na Alzheimera cofa zmiany w mózgu. Ale badacze mają problem

Leczenie choroby Alzheimera z AI

Badacze postanowili sprawdzić, czy PHGDH może faktycznie napędzać rozwój choroby Alzheimera, a nie tylko jej towarzyszyć. W tym celu przeprowadzili eksperymenty na myszach oraz na organoidach mózgowych – miniaturowych modelach ludzkiego mózgu hodowanych w laboratorium. Gdy zwiększali poziom PHGDH, objawy neurodegeneracji nasilały się. Gdy go obniżali – słabły. To sugerowało, że gen ten odgrywa większą rolę, niż dotąd przypuszczano, i może mieć znaczenie dla leczenia choroby Alzheimera.

Wtedy do akcji wkroczyła sztuczna inteligencja. Z pomocą narzędzi AI zespół zaprojektował trójwymiarowy model białka PHGDH i odkrył zaskakującą rzecz. Fragment budowy tego białka wygląda jak część, którą inne białka używają do włączania lub wyłączania innych genów.

„To naprawdę wymagało sztucznej inteligencji, aby bardzo precyzyjnie przeanalizować trójwymiarową strukturę, aby dokonać tego odkrycia” – tłumaczy Zhong.

To odkrycie sugeruje, że PHGDH potrafi przyłączać się do DNA i ingerować w działanie innych genów, włączać je lub wyłączać. Naukowcy zidentyfikowali dwa konkretne geny, które aktywuje. Gdy stają się nadaktywne, zaburzają delikatną równowagę w funkcjonowaniu komórek nerwowych, co może prowadzić do wczesnych etapów choroby. To kolejny ważny trop w kierunku skuteczniejszego leczenia choroby Alzheimera.

Przeczytaj także: „Narcyz” to modny i nadużywany slogan. Objawy są bardziej złożone

Nowe rozwiązania będą badane

Do tej pory większość terapii Alzheimera koncentrowała się na walce ze złogami beta-amyloidu – białka, które gromadzi się w mózgu w późniejszych etapach choroby. Ale leczenie okazało się w wielu przypadkach nieskuteczne. Być może dlatego, że interwencja następuje zbyt późno.

Odkrycie roli PHGDH otwiera nowe możliwości dla leczenia choroby Alzheimera. Zaburzenia regulacyjne wywoływane przez to białko pojawiają się zanim powstaną złogi amyloidowe. Oznacza to, że interwencja na tym etapie może zapobiec dalszym uszkodzeniom. Właśnie dlatego badacze zaczęli szukać cząsteczki, która mogłaby zablokować funkcję PHGDH, która nie dotyczy produkcji seryny, lecz wiązania DNA.

NCT-503 pomoże w leczeniu choroby alzheimera?

Jednym z kandydatów była cząsteczka NCT-503. Choć wcześniej uznawano ją za mało skuteczną jako inhibitor enzymatyczny, okazało się, że ma inną cenną właściwość: potrafi przeniknąć do mózgu i wiązać się z „kieszenią” w strukturze PHGDH odpowiedzialną za jego szkodliwe działanie. Dzięki dalszym analizom z użyciem AI naukowcy potwierdzili, że NCT-503 skutecznie blokuje możliwość przyczepiania się PHGDH do DNA, nie zakłócając jego głównej funkcji metabolicznej.

Testy na myszach z modelem choroby Alzheimera przyniosły obiecujące efekty. Zwierzęta, którym podawano NCT-503, wykazywały poprawę w testach pamięciowych i były mniej zestresowane. To odpowiada typowym objawom choroby u ludzi.

Szukasz treści, które naprawdę dają do myślenia? Sięgnij po kwartalnik Holistic News!

Krok w stronę nowych leków

Choć naukowcy zaznaczają, że nie istnieje idealny model zwierzęcy oddający spontaniczną postać choroby Alzheimera, wyniki są obiecujące.

„Teraz mamy kandydata terapeutycznego o wykazanej skuteczności, który ma potencjał do dalszego rozwoju w testach klinicznych” – mówi Zhong. 

Małe cząsteczki, takie jak NCT-503, mają istotną zaletę. Można je podawać doustnie. Dzięki temu terapia staje się mniej inwazyjna i znacznie prostsza w zastosowaniu niż dotychczasowe metody, które często wymagają dożylnego podawania leków. To może odegrać ważną rolę w przyszłości leczenia choroby Alzheimera.

Polecamy: Choroba Alzheimera rozwija się w ciszy. Pierwsze objawy są subtelne