Επιστήμονες χαρτογραφούν τον αυτισμό με τη βοήθεια της ΑΙ – Ελπίδα για στοχευμένες θεραπείες

Ένα από τα μεγαλύτερα μέχρι σήμερα «παράθυρα» στη βιολογία του αυτισμού άνοιξαν επιστήμονες στις ΗΠΑ, χρησιμοποιώντας τεχνητή νοημοσύνη, γενετικά δεδομένα και μικροσκοπικά εγκεφαλικά οργανοειδή που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό Science, χαρτογραφεί περισσότερες από 1.800 αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών που συνδέονται με τον αυτισμό. Εντυπωσιακό είναι ότι το 87% αυτών των αλληλεπιδράσεων δεν είχε καταγραφεί μέχρι σήμερα. 

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Σαν Φρανσίσκο (UCSF) επιχειρούν έτσι να απαντήσουν σε ένα από τα δυσκολότερα ερωτήματα της έρευνας για τον αυτισμό: πώς διαφορετικές γενετικές μεταλλάξεις οδηγούν σε αλλαγές στην ανάπτυξη και τη λειτουργία του εγκεφάλου.

Από εκατοντάδες γονίδια σε έναν κοινό «χάρτη»

Παρότι οι γενετικές μεταλλάξεις που συνδέονται με τον αυτισμό μπορεί να είναι πολλές και διαφορετικές, αρκετές από αυτές φαίνεται να καταλήγουν να επηρεάζουν τα ίδια βιολογικά «μονοπάτια» στον εγκέφαλο. Αυτό σημαίνει ότι στο μέλλον οι θεραπείες ίσως δεν χρειάζεται να στοχεύουν κάθε μετάλλαξη ξεχωριστά, αλλά τους κοινούς πρωτεϊνικούς μηχανισμούς που διαταράσσονται.

Οι ερευνητές χαρτογράφησαν τις αλληλεπιδράσεις των πρωτεϊνών που παράγονται από 100 γονίδια υψηλού κινδύνου για αυτισμό. Στη συνέχεια εξέτασαν 54 μεταλλάξεις που έχουν εντοπιστεί σε ανθρώπους με αυτισμό και μελέτησαν πώς αυτές αλλάζουν το δίκτυο αλληλεπιδράσεων. 

Η ιδέα είναι σχετικά απλή αλλά ιδιαίτερα σημαντική: αν διαφορετικές μεταλλάξεις επηρεάζουν τα ίδια «μοριακά κέντρα», τότε ίσως στο μέλλον να μην απαιτείται διαφορετική θεραπεία για κάθε ξεχωριστή γενετική αλλαγή. Αντίθετα, θα μπορούσαν να αναπτυχθούν φάρμακα που θα στοχεύουν τους κοινούς μηχανισμούς.

Η ΑΙ δείχνει πού βρίσκεται το πρόβλημα

Κρίσιμο ρόλο στην έρευνα έπαιξε η τεχνητή νοημοσύνη και συγκεκριμένα το AlphaFold, ένα σύστημα που χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη της τρισδιάστατης δομής πρωτεϊνών.

Με τη βοήθεια του AlphaFold, οι ερευνητές μπόρεσαν να εξετάσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τα σημεία στα οποία οι μεταλλάξεις φαίνεται να διαταράσσουν τις επαφές μεταξύ πρωτεϊνών. 

Στη συνέχεια, ορισμένα από τα ευρήματα δοκιμάστηκαν σε εγκεφαλικά οργανοειδή, μικροσκοπικές δομές που αναπτύσσονται στο εργαστήριο και επιτρέπουν στους επιστήμονες να μελετούν πλευρές της ανθρώπινης εγκεφαλικής ανάπτυξης.

Ένα από τα παραδείγματα που ανέδειξε η έρευνα αφορά τις πρωτεΐνες FOXP1 και FOXP4. Διαφορετικές μεταλλάξεις στο FOXP1 φάνηκε να διαταράσσουν την ίδια αλληλεπίδραση, προκαλώντας αλλαγές στην ανάπτυξη των νευρώνων και στη διεγερσιμότητα των νευρωνικών κυκλωμάτων στα εργαστηριακά μοντέλα. 

«Από τη γενετική στη θεραπεία»

Για τον Nevan Krogan, καθηγητή στο UCSF και διευθυντή του Quantitative Biosciences Institute, το σημαντικότερο επίτευγμα της έρευνας είναι ότι μετατρέπει μια τεράστια λίστα γονιδίων και μεταλλάξεων σε έναν λειτουργικό μοριακό χάρτη.

Η προσέγγιση αυτή μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο αναζητούνται νέες θεραπείες.

Μέχρι σήμερα, η λογική ήταν σε μεγάλο βαθμό να εντοπιστεί το γονίδιο που έχει μεταλλαχθεί και να αναζητηθεί τρόπος να διορθωθεί ή να αντισταθμιστεί η επίδρασή του.

Οι επιστήμονες δεν εξετάζουν πλέον μόνο ποιο γονίδιο έχει υποστεί μετάλλαξη. Προσπαθούν να καταλάβουν τι προκαλεί αυτή η αλλαγή μέσα στα κύτταρα: ποια πρωτεΐνη επηρεάζεται, με ποιες άλλες πρωτεΐνες συνεργάζεται και πώς η διαταραχή αυτών των συνεργασιών μπορεί να επηρεάσει την ανάπτυξη και τη λειτουργία του εγκεφάλου.

Με αυτόν τον τρόπο, οι επιστήμονες μπορούν να αναζητήσουν θεραπευτικούς στόχους που βρίσκονται πιο «κοντά» στον ίδιο τον μηχανισμό της νόσου. 

Δεν είναι ακόμη θεραπεία

Παρά τον ενθουσιασμό, οι επιστήμονες προειδοποιούν ότι η νέα ανακάλυψη δεν σημαίνει ότι υπάρχει ήδη θεραπεία για τον αυτισμό.

Η μελέτη αφορά κυρίως τον βαθύ αυτισμό (profound autism), μια σοβαρή μορφή της διαταραχής που συνδέεται συχνά με ανάγκη δια βίου και εκτεταμένης υποστήριξης. Οι ίδιοι οι ερευνητές υπογραμμίζουν ότι χρειάζεται περαιτέρω έρευνα για να διαπιστωθεί σε ποιον βαθμό τα ευρήματα μπορούν να εφαρμοστούν σε ολόκληρο το φάσμα του αυτισμού. 

Το επόμενο βήμα είναι να μετατραπούν οι νέοι μοριακοί στόχοι σε υποψήφια φάρμακα και να ακολουθήσουν οι απαραίτητες προκλινικές και κλινικές δοκιμές για την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητά τους.

Νέο κεφάλαιο στην έρευνα για τον αυτισμό

Οι ερευνητές θεωρούν ότι η συγκεκριμένη προσέγγιση μπορεί να ξεπεράσει τα όρια του αυτισμού.

Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι γενετικές μεταλλάξεις επηρεάζουν τις πρωτεΐνες και, στη συνέχεια, τη λειτουργία των κυττάρων, μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να εντοπίσουν νέους θεραπευτικούς στόχους όχι μόνο για τον αυτισμό, αλλά και για άλλες σύνθετες ασθένειες, όπως ψυχιατρικές και νευρολογικές διαταραχές, αλλά και ο καρκίνος.

Το μεγάλο στοίχημα πλέον είναι αν ο μοριακός αυτός χάρτης θα μπορέσει να μετατραπεί σε πραγματικές θεραπείες.

Για πρώτη φορά, όμως, οι επιστήμονες έχουν στη διάθεσή τους ένα πολύ πιο λεπτομερές «διάγραμμα καλωδίωσης» του αυτισμού – και αυτό μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο αναζητούνται τα επόμενα φάρμακα.

Πηγή: skai.gr

Διαβάστε τις Ειδήσεις σήμερα και ενημερωθείτε για τα πρόσφατα νέα.
Ακολουθήστε το Skai.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις.