Новая генетическая карта, разработанная в Бразилии, определила 129 возможных терапевтических мишеней для борьбы с болезнью Альцгеймера. Исследование использует искусственный интеллект и анализ РНК для расширения поиска методов лечения и открытия новых возможностей для диагностики этого заболевания, которое пока не имеет лекарства.
Расширение поиска мишеней
Работа была выполнена бразильским стартапом BioDecision Analytics. Целью проекта является увеличение числа исследуемых мишеней за пределы традиционно связанных с болезнью Альцгеймера белков, таких как бета-амилоид и тау. Согласно публикации Pesquisa para Inovação от FAPESP, ученые проанализировали генетические данные тысяч образцов для обнаружения изменений, коррелирующих с заболеванием. Этот труд может помочь исследователям и фармацевтическим компаниям найти новые пути для разработки медикаментов и анализов крови.
На протяжении десятилетий большая часть исследований была сосредоточена на бета-амилоиде. Когда этот белок накапливается аномально в мозге, он образует бляшки, нарушающие связь между нейронами и вызывающие воспалительные процессы. Долгое время бета-амилоид был единственной известной мишенью для терапии болезни Альцгеймера, что делало необходимым изучение других направлений.
Методология исследования
Для создания генетической карты команда использовала 2870 образцов мозговой ткани и крови как здоровых людей, так и пациентов с диагностированной болезнью Альцгеймера. Данные были получены из Sequence Read Archive (SRA), публичной базы данных, поддерживаемой американским правительством. Образцы мозга включали пять различных областей, выбранных из-за их специфических функций: гиппокамп (связанный с памятью), поясная кора (связанная с обработкой информации), зона Вернике (связанная с языком), зрительная кора (ответственная за зрение) и область Брока (вовлеченная в коммуникацию).
Исследователи посчитали разделение этих областей крайне важным, поскольку мозг не является однородной тканью; каждая область обладает собственными генетическими характеристиками, и смешивание этой информации могло бы скрыть значимые изменения.
Роль искусственного интеллекта
Обработка данных осуществлялась с помощью платформы BDASeq®, разработанной BioDecision при поддержке Программы инновационных исследований малых предприятий (PIPE) от FAPESP. Инструмент анализирует секвенирование РНК для выявления генов, чья активность изменяется у людей с болезнью Альцгеймера. Поскольку РНК участвует в производстве белков в клетках, эти изменения могут указывать на процессы, вовлеченные в развитие заболевания.
Джоау Рафаэл Диас Пинту, соучредитель BioDecision, объясняет, что сочетание различных статистических методов помогает снизить количество ошибок. Он отметил, что большинство исследований используют лишь один статистический метод, что приводит к большому количеству шумов.
Платформа объединяет восемь статистических техник и включает слой искусственного интеллекта, который сопоставляет генетические данные с клинической информацией. Таким образом, исследователи могут приоритизировать изменения с наибольшим потенциалом для создания лекарств или диагностических инструментов.
Перспективы диагностики
Анализ выявил более 4200 генов с измененной экспрессией у пациентов с болезнью Альцгеймера. Среди них 75 генов связаны с нейрональной пластичностью — способностью нейронов формировать новые связи, процесс, поражаемый болезнью. Из этой группы восемь генов ранее не были указаны как потенциальные терапевтические мишени в предыдущих исследованиях. Другая группа насчитывала 74 гена, измененных как в мозге, так и в крови, что делает их кандидатами на биомаркеры.
Среди этих генов 21 показал точность выше 90% в дифференциации между людьми с болезнью Альцгеймера и здоровыми индивидами. Аральди заявил, что сегодня диагностика болезни Альцгеймера является клинической, длительной и неточной. Он добавил, что благодаря этому открытию появилась возможность проводить диагностику через анализ крови, что гораздо доступнее.
Результаты были представлены на Конгрессе AD/PD, состоявшемся в Копенгагене, Дания. Хотя результаты многообещающи, исследователи подчеркивают, что до появления лекарств или тестов, основанных на этих находках, потребуется еще ряд этапов. BioDecision также планирует расширить доступ к платформе через облако, чтобы небольшие лаборатории могли проводить передовой анализ без зависимости от крупных вычислительных структур.