Az új eszköz az Alzheimer-kór bizonyítékait keresi a bélmikrobiómában

Az új eszköz az Alzheimer-kór bizonyítékait keresi a bélmikrobiómában

A Cleveland Clinic kutatói mesterséges intelligenciát használnak a bélmikrobióma és az Alzheimer-kór közötti kapcsolat feltárására.

Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az Alzheimer-kóros betegek bélbaktériumaik változásait tapasztalják a betegség előrehaladtával. Az újonnan megjelentCellajelentésekA tanulmány egy számítási módszert ír le annak meghatározására, hogy a metabolitoknak nevezett bakteriális melléktermékek hogyan lépnek kölcsönhatásba a sejtek receptoraival, és hogyan járulnak hozzá az Alzheimer-kór kialakulásához.

Feixiong Cheng, PhD, a Cleveland Clinic Genome Center alapító igazgatója szorosan együttműködött a Luo Ruvo Agyegészségügyi Központtal és a Microbiome and Human Health Centerrel (CMHH). A tanulmány aszerint rangsorolja a metabolitokat és receptorokat, hogy mekkora valószínűséggel lépnek kölcsönhatásba egymással, és hogy a pár befolyásolja az Alzheimer-kórt. Az adatok az egyik legátfogóbb útitervet jelentik az anyagcserével összefüggő betegségek tanulmányozására.

A baktériumok metabolitokat bocsátanak ki szervezetünkbe, miközben lebontják az elfogyasztott táplálékot, hogy energiát nyerjenek. A metabolitok ezután kölcsönhatásba lépnek a sejtekkel, és befolyásolják azokat, serkentik a sejtfolyamatokat, amelyek hasznosak vagy károsak lehetnek az egészségre. Az Alzheimer-kór mellett a kutatók összefüggésbe hozták a metabolitokat a szívbetegségekkel, a meddőséggel, a rákkal, valamint az autoimmun betegségekkel és allergiákkal.

A metabolitok és sejtjeink közötti káros kölcsönhatások megakadályozása segíthet a betegségek leküzdésében. A kutatók olyan gyógyszerek kifejlesztésén dolgoznak, amelyek aktiválják vagy blokkolják a metabolitok sejtfelszíni receptorokkal való asszociációját. Ennek a megközelítésnek az előrehaladása lassú a célreceptor azonosításához szükséges információmennyiség miatt.

A bélben található metabolitok számos fiziológiai folyamat kulcsát jelentik szervezetünkben, és minden kulcs az emberi egészségre és betegségekre vonatkozik. A probléma az, hogy több tízezer receptor és több ezer metabolit van a rendszerünkben. Ezért unalmas és költséges volt manuálisan kitalálni, hogy melyik zárba melyik kulcs illik. Ezért döntöttünk úgy, hogy az AI-t használjuk.”

Feixiong Cheng, PhD, alapító igazgatója, Genome Center, Cleveland Clinic

A csapat dr.

A tanulmány első szerzője és a Cheng Lab posztdoktori munkatársa, Yunguang Qiu, PhD, egy olyan csoportot vezetett, amelyben J. Mark Brown, PhD, kutatási igazgató, CMMH; James Leverenz, MD, a Cleveland Clinic Luo Ruvo Agyegészségügyi Központ igazgatója és a Cleveland Alzheimer-kór kutatóközpontjának igazgatója; és Jessica Caldwell neuropszichológus, PhD, ABPP/CN. A Cleveland Clinic Nevada Női Alzheimer-kór Mozgásmegelőzési Központjának igazgatója.

A csapat a mesterséges intelligencia gépi tanulásnak nevezett formáját használta több mint 1,09 millió potenciális metabolit-receptor pár elemzésére, és előre jelezte annak valószínűségét, hogy az egyes interakciók hozzájárultak az Alzheimer-kórhoz.

Az elemzések a következőket tartalmazták:

• genetische und proteomische Daten aus menschlichen und präklinischen Studien zur Alzheimer-Krankheit
• unterschiedliche Rezeptor- (Proteinstrukturen) und Metabolitenformen
• wie sich verschiedene Metaboliten auf von Patienten stammende Gehirnzellen auswirken

A kutatócsoport megvizsgálta azokat a metabolit-receptor párokat, amelyek a legvalószínűbben befolyásolják az Alzheimer-kórt az Alzheimer-kórban szenvedő betegek agysejtjeiben.

Az egyik molekula, amelyre összpontosítottak, az agmatin nevű védő metabolit, amelyről úgy gondolják, hogy megvédi az agysejteket a gyulladástól és az ezzel kapcsolatos károsodásoktól. A tanulmány megállapította, hogy az agmatin valószínűleg kölcsönhatásba lép az Alzheimer-kórban a CA3R nevű receptorral.

Az Alzheimer-kórban érintett neuronok agmatinnal történő kezelése közvetlenül csökkentette a CA3R szintet, ami arra utal, hogy a metabolit és a receptor befolyásolják egymást. Az agmatinnal kezelt neuronokban alacsonyabb volt a foszforilált tau-fehérjék szintje is, amely az Alzheimer-kór markere.

Dr. Cheng szerint ezek a kísérletek megmutatják, hogy csapata mesterséges intelligencia-algoritmusai hogyan nyithatják meg az utat az Alzheimer-kóron kívül számos betegség új kutatási útjai előtt.

"Kifejezetten az Alzheimer-kórra összpontosítottunk, de a metabolit-receptor kölcsönhatások szinte minden olyan betegségben szerepet játszanak, amelyben a bélmikrobák is szerepet játszanak" - mondta. "Reméljük, hogy módszereink keretet biztosíthatnak a metabolitokkal összefüggő betegségek és az emberi egészség egész területén történő előrelépéshez." Dr. Cheng és csapata most továbbfejleszti ezeket az AI-technológiákat, és alkalmazza őket a genetikai és környezeti tényezők (beleértve az élelmiszert és a bélrendszeri metabolitokat) közötti kölcsönhatások tanulmányozására az emberi egészségre és betegségekre, beleértve az Alzheimer-kórt és más összetett betegségeket is.

Források: