Nat. Biotechnol: Новый инструмент ИИ предсказывает мутации в сотнях заболеваний

Инструмент с помощью искусственного интеллекта предсказывает, как мутация ДНК влияет на интерактом белков человека. Это помогает в диагностике заболеваний и поиске лекарств.

Ученые из Кливлендской клиники и Корнельского университета создали программу и веб-базу данных. Они назвали свой вычислительный инструмент PIONEER. С его помощью можно выявлять ключевые взаимодействия между белками. Это поможет в лечении болезней.

Исследователи доказали полезность PIONEER, определив потенциальные мишени для лекарств от рака и других заболеваний. Об этом они написали в статье, которая была опубликована в журнале Nature Biotechnology.

Геномные исследования важны для открытия лекарств, но их недостаточно, говорит Фейксионг Ченг, соавтор исследования и директор Геномного центра Кливлендской клиники. Создание лекарства на основе геномных данных занимает 10–15 лет.

Теоретически создание новых лекарств на основе генетических данных — простое дело: мутировавшие гены производят мутировавшие белки», — говорит доктор Ченг. «Мы пытаемся создать молекулы, которые не позволят этим белкам нарушать биологические процессы, блокируя их взаимодействие со здоровыми белками. Но на практике это сложнее, чем в теории.

Один белок в нашем организме может взаимодействовать с сотнями других белков. Эти белки образуют сложную сеть взаимодействий, называемую интерактом.

Когда в эту сеть добавляются мутации ДНК, вызывающие заболевания, все становится еще сложнее. Некоторые гены могут быть мутированы разными способами, чтобы вызвать одно и то же заболевание. Это значит, что одно состояние может быть связано с множеством интерактомов.

Разработчикам лекарств нужно выбрать из десятков тысяч потенциальных взаимодействий, вызывающих болезнь.

Доктор Ченг совместно с Хайюанем Ю, директором Центра инновационной протеомики Корнельского университета, попытался создать инструмент искусственного интеллекта для исследователей генетики и разработчиков лекарств. Он должен облегчить определение перспективных белок-белковых взаимодействий.

Группа объединила данные из разных источников:

  • геномные последовательности почти 100 000 человек с врожденными или приобретенными заболеваниями;
  • физические трехмерные структуры более 16 000 человеческих белков и данные о влиянии мутаций ДНК на эти структуры;
  • информация о почти 300 000 взаимодействий между белками.

База данных, созданная исследователями, помогает ориентироваться в интерактоме более чем 10 500 заболеваний.

Ученые могут ввести в PIONEER мутацию, связанную с заболеванием, и получить список белок-белковых взаимодействий, способствующих развитию болезни. Также они могут искать болезнь по названию и получать список потенциальных белковых взаимодействий. PIONEER помогает исследователям разных специализаций: аутоиммунных, онкологических, сердечно-сосудистых, метаболических, неврологических и легочных заболеваний.

Команда провела в лаборатории исследование, в рамках которого внесла около 3000 мутаций в более чем 1000 белков. Также было проверено влияние этих изменений на почти 7000 взаимодействий между белками. На основе полученных результатов уже разрабатываются и тестируются методы лечения рака легких и эндометрия.

Команда показала, как с помощью их модели можно предсказать мутации в белково-белковых взаимодействиях. А также выживаемость и прогнозы для разных видов рака, включая саркому. Кроме того, модель позволяет анализировать реакцию на противораковые препараты в базах данных фармакогеномики.

Эксперименты показали, что мутации в белках NRF2 и KEAP1 могут предсказывать рост опухоли при раке легких. Это может стать новой целью для разработки терапии против рака.

Доктор Ченг отмечает, что проведение интерактомных исследований требует много ресурсов. PIONEER может помочь преодолеть эти трудности и дать больше возможностей для создания новых методов лечения.

24.10.2024


Подписаться в Telegram



Здоровье

Новое средство против супербактерий разработали в Подмосковье
Новое средство против супербактерий разработали в Подмосковье

Уникальный антимикробный препарат для леч...

В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации
В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации

По статистике ВОЗ, около 2,4 миллиарда человек...

В ННГУ разрабатывают калькулятор биологического возраста
В ННГУ разрабатывают калькулятор биологического возраста

Калькулятор биологического возраста для ж...

PLOS ONE: У правшей и левшей различается химический состав ключичных костей
PLOS ONE: У правшей и левшей различается химический состав ключичных костей

Учёные исследовали скелетные останки человека ...

Сеченовский университет: обнаружено ещё одно последствие COVID-19
Сеченовский университет: обнаружено ещё одно последствие COVID-19

У детей, которые ранее перенесли коронав...

Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы

Слишком ранний возраст наступления менопаузы п...

Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад

Клетка похожа на шумный мегаполис, в ...

EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных

Генетическая сигнатура новорождённых может пре...

В Университете Льва Толстого разработали импортозамещающие лекарства
В Университете Льва Толстого разработали импортозамещающие лекарства

Ученые Центра технологического превосходства Т...

PNAS: Появилось новое понимание того, как мутации влияют на болезни
PNAS: Появилось новое понимание того, как мутации влияют на болезни

Многие статистические модели и алгоритмы&...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
Новое средство против супербактерий разработали в Подмосковье
Новое средство против супербактерий разработали в Подмосковье
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман
Созданная в МГУ ИИ-система для прогнозирования доз инсулина требует доработки
Созданная в МГУ ИИ-система для прогнозирования доз инсулина требует доработки
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации
В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
NC: Ученые ищут способ понять, как клетки чувствуют и реагируют на воздействие
NC: Ученые ищут способ понять, как клетки чувствуют и реагируют на воздействие
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
The Lancet Planetary Health: Жара влияет на физическое развитие младенцев
The Lancet Planetary Health: Жара влияет на физическое развитие младенцев

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
На старт! Внимание! MITEX!
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
Всероссийский исторический кроссворд собрал 15 тысяч участников
«Вертолеты России» представили на саммите БРИКС Ми-171А3 AURUS, Ми-38 и модернизированный Ансат