Платформа GenT показала, как искусственный интеллект может отсеивать «шум» генетики и находить реальные мишени для лекарств от болезней мозга
Большая часть лекарств от болезни Альцгеймера проваливалась не потому, что ученые плохо старались, а потому что сама биология болезни слишком сложна. Исследователи из Cleveland Clinic представили ИИ-платформу GenT, которая помогает отделить случайные генетические изменения от тех, что действительно запускают разрушение мозга. Более того, один из найденных генов — NTRK1 — уже удалось подтвердить в лаборатории как потенциальную мишень для будущих препаратов.
 |
| GenT помогает отделить случайные мутации от генов, которые действительно запускают разрушение мозга |
Почему мозг оказался самой трудной мишенью для современной фармы
Ученые десятилетиями пытались понять, почему мозг начинает разрушаться при болезни Альцгеймера, БАС и шизофрении. И проблема была не только в отсутствии лекарств. Проблема в том, что генетические данные человека невероятно шумные.
У каждого из нас — тысячи генетических вариаций. Многие из них вообще ничего не значат. Некоторые немного повышают риск болезни. А единицы действительно участвуют в запуске патологического процесса. Именно здесь разработка лекарств часто заходила в тупик.
Фармацевтические компании могли годами создавать препараты против белков, которые казались важными, но в реальности не были «двигателями» болезни. Это одна из причин, почему нейродегенеративные заболевания считаются одними из самых сложных и дорогих направлений в медицине.
Сердце, печень или иммунная система работают по относительно понятным биологическим схемам. Мозг — нет. Нейроны взаимодействуют через огромные сети. Один и тот же ген может вести себя по-разному в разных участках мозга. А многие психические и нейродегенеративные заболевания вообще не имеют одной «поломанной детали».
Болезнь Альцгеймера особенно показательна. Долгое время главным виновником считали амилоидные бляшки — скопления белка между нейронами. Затем внимание переключилось на тау-белок, который начинает неправильно фосфорилироваться и буквально разрушает внутреннюю структуру нервной клетки.
Но даже после десятков миллиардов долларов инвестиций фармацевтика так и не получила радикально эффективного лечения. Если упростить, ученые слишком часто стреляли по неправильной цели.
Что именно сделал искусственный интеллект GenT
Команда Cleveland Clinic попыталась решить проблему иначе. Вместо поиска отдельных «подозрительных» генов ИИ-платформа GenT анализировала огромные массивы генетических данных и пыталась понять не просто наличие мутации, а ее функциональное влияние именно в тканях мозга.
Это ключевой момент исследования. Большинство старых подходов смотрели на генетику слишком широко — как будто все органы организма одинаковы. Но мозг работает иначе. Ген, безвредный для печени или кожи, может критически влиять на выживание нейронов. GenT обучили искать именно такие связи.
Система проанализировала более 18 тысяч генов и выделила:
- 16 высоконадежных мишеней для болезни Альцгеймера;
- 15 — для БАС;
- 83 — для шизофрении.
Исследование не остановилось на компьютерных прогнозах
Одна из главных проблем ИИ в медицине — красивые предсказания часто не выдерживают реальной биологии. Поэтому исследователи решили проверить один из найденных генов экспериментально. Они выбрали NTRK1.
Этот ген связан с рецептором, который участвует в сигнальных процессах нервных клеток. Ранее его роль обсуждалась в нейробиологии, но теперь ученые получили основания считать, что он может быть напрямую вовлечен в патологию Альцгеймера.
В лабораторных экспериментах на нейронах пациентов исследователи использовали селективный ингибитор NTRK1 — молекулу, блокирующую работу белка. Результат оказался дозозависимым: чем сильнее подавлялся NTRK1, тем ниже становился уровень гиперфосфорилированного тау-белка.
А именно накопление патологического тау считается одной из главных причин гибели нейронов и прогрессирования болезни Альцгеймера.
«Момент осознания»: ИИ впервые начал не угадывать, а объяснять болезнь
Самое интересное в этой работе даже не новый ген. Настоящий перелом в другом. Раньше поиск лекарств часто напоминал дорогостоящий перебор вариантов: нашли подозрительный белок, создали молекулу, провалили испытания, начали заново. Теперь появляется другая модель.
ИИ начинает не просто находить корреляции, а выстраивать карту причинно-следственных связей внутри болезни. Это похоже на разницу между поиском неисправной лампочки и пониманием всей схемы электропроводки. Именно поэтому работа GenT вызвала такой резонанс в научной среде.
Почему это может уменьшить побочные эффекты будущих препаратов
У нейропрепаратов есть давняя проблема: они часто затрагивают слишком много систем организма одновременно. Из-за этого возникают побочные эффекты: нарушения сна, тревожность, сердечно-сосудистые реакции и когнитивное ухудшение. Подход GenT интересен тем, что он оценивает влияние генов именно в мозговой ткани.
Система пытается найти максимально «узкие» точки вмешательства. Это особенно важно для болезни Альцгеймера, где пациенты обычно пожилые и плохо переносят агрессивную терапию. Чем точнее мишень, тем выше шанс создать препарат, который воздействует на болезнь, а не на весь организм сразу.
Почему рынок лекарств от Альцгеймера сейчас может резко ускориться
Фармацевтическая индустрия давно находится под давлением. Разработка препаратов от нейродегенеративных болезней стоит огромных денег и сопровождается рекордным числом неудач. ИИ меняет экономику процесса. Если платформы вроде GenT смогут заранее отсеивать ложные мишени, это сократит число провальных исследований и уменьшит расходы на клинические испытания.
Где здесь пока остается осторожность
Несмотря на громкий эффект публикации, важно понимать ограничения исследования. Пока речь идет о лабораторном подтверждении механизма, а не о готовом лекарстве. До появления терапии должны пройти дополнительные исследования и тесты безопасности. Кроме того, болезнь Альцгеймера крайне сложна. Даже сильное влияние на тау-белок не гарантирует полного остановления болезни.
Следующий шаг — «мини-мозг» и персональные лекарства
Особый интерес ученых вызывает сочетание GenT с органоидами мозга. Органоиды — это выращенные в лаборатории миниатюрные структуры из человеческих клеток, которые частично имитируют работу мозга. Представьте, что будущие препараты можно будет тестировать не только на животных, но и на моделях мозга конкретного пациента.
Данная публикация предназначена для специалистов здравоохранения и участников фармрынка. Аналитические выводы редакции носят информационный характер и не являются призывом к самолечению или заменой очной консультации врача. При работе с лекарственными препаратами необходимо руководствоваться официальной инструкцией и мнением профильного специалиста. Полный текст дисклеймера.