Künstliche Intelligenz (KI), eine Technologie, die heute in allen Bereichen – vom Verfassen von Gedichten bis zum Erkennen komplexer Muster – eingesetzt wird, spielte eine Schlüsselrolle in einer umfassenden Studie zur Alzheimer-Krankheit. Wissenschaftler der University of California, San Diego (UC San Diego) nutzten KI, um ein Gen zu identifizieren, das nicht nur ein Marker für die Krankheit, sondern auch eine direkte Ursache darstellt.
Im Mittelpunkt der Studie stand das Enzym Phosphoglycerat-Dehydrogenase (PHGDH) und das dafür kodierende Gen. Forscher hatten bereits zuvor festgestellt, dass PHGDH bei Menschen mit schnell fortschreitender Alzheimer-Krankheit aktiver ist. Der Zusammenhang zwischen PHGDH und Alzheimer war jedoch unklar.
Mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) zur Modellierung der dreidimensionalen Struktur des PHGDH-Enzyms entdeckte das Team eine bislang verborgene Funktion des Enzyms: die Fähigkeit, bestimmte Gene ein- und auszuschalten. Weitere Analysen zeigten, dass PHGDH mit zwei Genen in Astrozyten interagieren kann – einem Gehirnzelltyp, der für die Regulierung von Entzündungen und die Beseitigung von Abfallprodukten zuständig ist. Diese Interferenz gilt als einer der Schlüsselmechanismen der Alzheimer-Krankheit und erklärt den Zusammenhang zwischen PHGDH und der Krankheit.
Gehirnzellen, sogenannte Astrozyten, könnten einer der Schlüssel zur Alzheimer-Krankheit sein. Foto: Getty
„Um dieseEntdeckung machen zu können, ist moderne KI wirklich erforderlich, um eine präzise dreidimensionale Struktur zu bauen“, sagte der Bioingenieur Sheng Zhong von der UC San Diego.
Der nächste Schritt bestand darin, einen Weg zu finden, die Aktivität von PHGDH teilweise zu hemmen – insbesondere seine Fähigkeit zur Genregulierung in Astrozyten zu blockieren und gleichzeitig seine essentielle enzymatische Funktion aufrechtzuerhalten. Das Team identifizierte ein Molekül namens NCT-503, das die Kriterien erfüllte. Mittels künstlicher Intelligenz wurde die Interaktion zwischen diesem Molekül und PHGDH modelliert. Dabei zeigte sich, dass NCT-503 an eine „Tasche“ in PHGDH bindet, die unerwünschte Genwechsel verhindert.
Obwohl es noch einige Zeit dauern wird, bis sich daraus eine formelle Behandlung entwickelt, zeigte die Studie, dass NCT-503 die schädliche Aktivität von PHGDH in Mausmodellen der Alzheimer-Krankheit abschwächen kann. Insbesondere zeigten mit NCT-503 behandelte Mäuse deutliche Verbesserungen bei Gedächtnistests und weniger Angstzustände.
„Es gibt nun einen Therapiekandidaten, der sich als wirksam erwiesen hat und das Potenzial hat, in klinischen Studien weiterentwickelt zu werden“, sagte Zhong. „Möglicherweise gibt es völlig neue Klassen kleiner Moleküle, die möglicherweise in Zukunft für die Entwicklung von Therapien genutzt werden könnten.“
Wichtig ist, dass NCT-503 die Blut-Hirn-Schranke überwinden und Neuronen und verwandte Zellen direkt erreichen kann – ein Schlüsselfaktor, der diesen Ansatz noch vielversprechender macht. Medikamente auf Basis dieses Moleküls könnten sogar oral eingenommen werden.
Obwohl bei der Entstehung der Alzheimer-Krankheit viele komplexe Faktoren eine Rolle spielen – von der Genetik bis hin zu den Umweltfaktoren – trägt jede neue Studie wie diese dazu bei, die Lücke zu wirksameren Behandlungen zu schließen.
„Leider sind die aktuellen Behandlungsmöglichkeiten für Alzheimer sehr begrenzt“, sagte Zhong. „Und die aktuellen Behandlungsansätze sind nicht sehr vielversprechend.“
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Cell veröffentlicht.
Bao Ngoc (t/h)
Quelle: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/ai-phat-hien-ra-nguyen-nhan-gay-benh-alzheimer-va-co-the-tim-ra-phuong-phap-dieu-tri/20250520101116480
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