O echipă de cercetători a realizat ceea ce oamenii de știință descriu drept cea mai amplă hartă moleculară a autismului de până acum, folosind inteligența artificială și modele de creier dezvoltate în laborator. Studiul arată cum anumite mutații genetice asociate autismului pot modifica interacțiunile dintre proteine în creierul aflat în dezvoltare și ar putea deschide noi direcții pentru dezvoltarea unor terapii mai țintite.
Cercetarea, publicată joi în revista „Science”, încearcă să răspundă unei întrebări dificile pentru oamenii de știință: cum ajung modificările genetice asociate autismului să producă schimbări biologice care influențează dezvoltarea creierului?
Autorii studiului susțin că noua hartă oferă o perspectivă mult mai detaliată asupra acestor mecanisme. În loc ca cercetătorii să privească separat fiecare genă asociată autismului, noua abordare urmărește modul în care proteinele produse de aceste gene interacționează și cum aceste conexiuni se pot modifica atunci când apar mutații.
Peste 250 de gene sunt asociate cu autismul
Autismul reprezintă de mult timp o provocare pentru cercetarea medicală, inclusiv din cauza complexității sale genetice.
Potrivit informațiilor prezentate în studiu, peste 250 de gene sunt asociate cu tulburarea de spectru autist. Pentru cercetători, acest lucru înseamnă că identificarea unor tratamente care să țintească direct cauzele genetice este extrem de complicată.
Dr. Nevan Krogan, profesor la University of California, San Francisco și cercetător principal la Gladstone Institutes, compară genele și mutațiile cu o listă de componente.
Problema, explică acesta, nu este doar identificarea componentelor, ci înțelegerea modului în care ele sunt conectate.
Proteinele sunt molecule care contribuie la construirea și menținerea creierului, iar modul în care acestea comunică și interacționează poate fi esențial pentru înțelegerea mecanismelor implicate în autism.
Noua cercetare încearcă tocmai să construiască această „diagramă de conexiuni”.
Cercetătorii au identificat peste 1.800 de interacțiuni între proteine
Pentru a construi harta, echipa de la University of California, San Francisco a analizat sistematic modul în care mutațiile genetice asociate autismului pot influența interacțiunile dintre proteine în creier.
Cercetătorii au identificat mai mult de 1.800 de interacțiuni proteină-proteină asociate cu autismul.
Unul dintre cele mai importante rezultate este că aproximativ 87% dintre aceste interacțiuni nu fuseseră observate anterior.
Astfel, studiul nu se limitează la o listă de gene asociate cu autismul, ci încearcă să arate ce se întâmplă la nivel molecular atunci când aceste gene prezintă anumite mutații.
Cercetătorii au urmărit modul în care conexiunile dintre proteine sunt „reconfigurate”, iar ulterior au folosit inteligența artificială pentru a identifica mutațiile asupra cărora merită să se concentreze în mod special.
Inteligența artificială a fost folosită pentru a identifica mutațiile importante
În cadrul cercetării a fost utilizat AlphaFold, un sistem de inteligență artificială folosit pentru analiza proteinelor.
AI-ul a ajutat echipa să prioritizeze anumite mutații considerate relevante, care au fost apoi investigate folosind organoizi cerebrali crescuți în laborator.
Acești mici „creieri” dezvoltați în laborator le permit cercetătorilor să studieze procese biologice asociate dezvoltării creierului într-un mediu experimental.
Potrivit lui Krogan, inteligența artificială le oferă oamenilor de știință posibilitatea de a analiza proteine și relații moleculare care ar fi fost mult mai dificil de studiat în urmă cu doar câțiva ani.
Prin combinarea datelor genetice, a analizei proteinelor, a inteligenței artificiale și a organoizilor cerebrali, cercetătorii au putut construi o imagine mai detaliată a mecanismelor moleculare asociate autismului.
De ce este importantă noua hartă pentru viitoarele tratamente
Una dintre cele mai importante implicații ale studiului este posibilitatea de a căuta tratamente care să acționeze asupra interacțiunilor dintre proteine, nu neapărat asupra fiecărei mutații genetice în parte.
Având în vedere numărul mare de gene asociate cu autismul, dezvoltarea unui tratament separat pentru fiecare modificare genetică ar fi extrem de dificilă.
Dacă mutații diferite ajung să afecteze aceleași mecanisme sau aceleași complexe de proteine, acestea ar putea deveni ținte comune pentru viitoare terapii.
Fikri Birey, profesor asistent în cadrul Department of Human Genetics de la Emory University School of Medicine, care nu a participat la studiu, a descris cercetarea drept cea mai sistematică perspectivă la nivelul proteinelor asupra riscului de autism disponibilă până acum.
În viitor, consideră acesta, ar putea fi posibilă identificarea unor medicamente care să stabilizeze complexe de proteine afectate sau să blocheze interacțiuni problematice, în loc ca cercetătorii să încerce să corecteze fiecare mutație asociată autismului.
Studiul nu înseamnă că există deja un tratament pentru autism
Deși rezultatele sunt considerate importante, cercetătorii subliniază că noua hartă reprezintă o etapă în procesul de cercetare și nu un tratament disponibil.
Descoperirile oferă posibile ținte pentru viitoarele terapii, însă acestea trebuie transformate în candidați medicamentoși și apoi evaluate pentru siguranță și eficiență.
Andy Shih, directorul științific al organizației Autism Speaks, a avertizat că trecerea de la astfel de descoperiri fundamentale la terapii utilizabile în practica medicală este un proces de durată.
Potrivit acestuia, studiul furnizează informații valoroase despre posibilele ținte terapeutice, însă este nevoie de mult mai multă cercetare înainte ca aceste rezultate să poată avea aplicații clinice.
Prin urmare, cercetarea nu oferă în prezent o soluție terapeutică pentru autism, ci o hartă care ar putea ajuta oamenii de știință să caute astfel de soluții într-un mod mai precis.