Штучний інтелект «зазирнув» у мозок: нові генні мапи показали, що насправді запускає хворобу Альцгеймера
Хвороба Альцгеймера десятиліттями залишається однією з найбільших загадок медицини. Вчені знали, що певні гени — наприклад, APOE чи APP — пов’язані з ризиком розвитку недуги. Але залишалося ключове питання: які саме гени запускають руйнівні процеси в мозку, а які лише «йдуть слідом»?
Команда дослідників з Каліфорнійського університету в Ірвайні зробила важливий крок до відповіді. За допомогою штучного інтелекту вони створили найдетальніші на сьогодні мапи генетичного «керування» в клітинах мозку, уражених Альцгеймером. І ці мапи показують не просто зв’язки — вони виявляють причинно-наслідкові механізми.
Від кореляції до причин
Більшість попередніх досліджень працювали за принципом: якщо два гени активуються одночасно, значить, вони пов’язані. Але це не означає, що один із них є «диригентом». Нова система машинного навчання під назвою SIGNET створена саме для того, щоб відрізняти спостереження від причини. Вона аналізує, які гени реально запускають зміни в інших, формуючи складну мережу управління всередині клітин.
«Більшість інструментів показують, які гени рухаються разом, але не можуть сказати, хто саме ініціює зміни», — пояснюють автори дослідження. — «Наш підхід дозволяє побачити справжні причинно-наслідкові зв’язки».
Дані з реального мозку
Для аналізу команда використала тканини мозку 272 учасників довготривалих досліджень старіння.
SIGNET поєднав два типи даних:
- одноклітинне секвенування РНК (показує, які гени активні в конкретній клітині),
- повногеномне секвенування ДНК (містить інформацію про спадкові варіації).
Це дозволило простежити ланцюги впливу по всьому геному — окремо для шести основних типів клітин мозку.
І саме тут з’явилися найцікавіші відкриття.
Найбільші зміни — у збуджувальних нейронах
Наймасштабніші перебудови виявили у збуджувальних нейронах — клітинах, які передають активуючі сигнали в мозку.
Аналіз майже 6 000 причинно-наслідкових взаємодій показав, що з прогресуванням хвороби ці клітини проходять глибоке генетичне «перепрошивання». Їхні регуляторні мережі змінюються настільки, що це може лежати в основі втрати пам’яті та когнітивних функцій.
«Гени-хаби» — нові мішені для лікування
Дослідники також виявили сотні так званих генів-хабів — центральних регуляторів, які впливають одразу на багато інших генів.
Через свій масштабний вплив вони можуть відігравати ключову роль у розвитку хвороби. Саме такі гени потенційно можуть стати:
- мішенями для нових препаратів,
- біомаркерами для ранньої діагностики,
- точками втручання до появи незворотних змін.
Цікаво, що знайомий ген APP, відомий своєю роллю у формуванні амілоїдних бляшок, виявився важливим регулятором у гальмівних нейронах — роль, яку раніше недооцінювали.
Перевірка результатів
Щоб переконатися, що це не випадковість, команда повторила аналіз на незалежному наборі зразків мозку. Результати підтвердилися, що значно підвищує довіру до відкриття.
Що це означає для майбутнього
До 2060 року кількість людей із хворобою Альцгеймера в США може сягнути 14 мільйонів. Попри десятиліття досліджень, ефективного лікування, яке зупиняє прогресування недуги, досі немає.
Нове дослідження змінює сам підхід до розуміння хвороби:
- замість списку «підозрюваних» генів ми отримуємо карту управління,
- замість спостереження — розуміння механізмів,
- замість загальної картини — детальні схеми для кожного типу клітин.
Крім того, SIGNET може застосовуватися не лише для Альцгеймера. Такий підхід потенційно допоможе досліджувати рак, аутоімунні захворювання та психічні розлади.
Новий рівень розуміння
Мозок — це не просто набір клітин, а складна система з мільярдами взаємодій. І тепер, завдяки штучному інтелекту, вчені починають бачити, хто в цій системі віддає накази. І саме там — у прихованих генетичних «центрах управління» — може ховатися ключ до зупинки хвороби Альцгеймера.