БАС — это фатальное неврологическое заболевание, от которого страдают более 220 000 пациентов во всем мире1, без лечения и мало лечения. Доктор Роберт Баузер, руководивший исследованием, руководит Исследовательским центром БАС Грегори В. Фултона в Барроу, расположенным в больнице и медицинском центре Dignity Health St. Joseph и считается одним из ведущих мировых нейробиологических центров.Команда доктора Боузера использовала технологии, предоставленные IBM Watson Health, в том числе Watson for Drug Discovery, новую исследовательскую платформу, которая использует текст из более чем 28 миллионов выдержек из MEDLINE и других источников данных.
В решении применяются передовая обработка естественного языка, машинное обучение и прогнозная аналитика для выявления новых взаимосвязей между генами, белками, лекарствами и болезнями.«Дальнейшее подтверждение и расширение наших более ранних результатов было захватывающим, потому что в исследованиях такого рода время имеет существенное значение», — говорит д-р Баузер, один из ведущих национальных исследователей БАС. «Мы могли бы индивидуально изучить 1500 белков и генов, но это заняло бы гораздо больше времени. Эти результаты вселяют надежду, что с помощью этой технологии мы когда-нибудь сможем найти новые и более эффективные методы лечения БАС».
Это исследование важно, потому что оно демонстрирует способность алгоритмов искусственного интеллекта ускорять открытия в лабораторных условиях. Это также является дополнительным доказательством того, что метаболизм РНК играет важную роль в БАС.С БАС связано более 30 генов, а мутации в 11 генах, кодирующих РНК-связывающие белки, вызывают семейные формы БАС. Эти связывающие РНК белки играют решающую роль в том, как гены, закодированные в ДНК в каждой клетке, превращаются в белки, которые выполняют все функции внутри клетки.
Изменения в этих белках могут привести к изменению метаболизма РНК и образованию агрегатов токсичных белков в моторных нейронах, которые способствуют двигательной дисфункции и, в конечном итоге, параличу и смерти.ДНК человека кодирует более 1500 РНК-связывающих белков, и неизвестно, могут ли другие РНК-связывающие белки способствовать БАС. При таком большом количестве связывающих РНК белков, закодированных в нашем геноме, затраты и время, необходимые для исследования всех этих связывающих РНК белков, были бы непомерными. Лаборатория Барроу изучала, может ли IBM Watson for Drug Discovery ускорить идентификацию дополнительных связывающих РНК белков, связанных с БАС, помогая ученым сосредоточить исследовательские усилия на протеинах, которые, по мнению Уотсона, изменяются при БАС.
Доктор Баузер и его команда предоставили список из 11 связывающих РНК белков с известными мутациями, вызывающими БАС. Watson for Drug Discovery использовал список белков и перекрестные ссылки на медицинскую литературу из 28 миллионов выдержек из MEDLINE, чтобы упорядочить все остальные 1500 РНК-связывающих белков, кодируемых нашим геномом, чтобы попытаться идентифицировать новые РНК-связывающие белки, связанные с БАС.Команда Барроу проверила 10 основных связывающих РНК белков, используя пять различных методов, которые включали использование образцов тканей пациента и стволовых клеток пациента, дифференцированных в двигательные нейроны. Они также исследовали меньший набор РНК-связывающих белков в нижней части списка, чтобы продемонстрировать, что какие-либо изменения, обнаруженные в первой десятке, не наблюдались для тех, кто находится в нижней части списка, демонстрируя способность Watson for Drug Discovery правильно предсказывать РНК. связывающие белки, связанные с БАС.
Результаты были новаторскими — и кропотливый процесс, на который у исследователей потребовались бы годы, был завершен всего за несколько месяцев.Восемь из 10 лучших кандидатов были успешно проверены и показали, что они изменены в ALS. Пять из этих генов никогда не исследовались при БАС, что указывает на то, что платформа искусственного интеллекта IBM может предсказывать новые гены и белки, связанные с этим заболеванием.
РНК-связывающие белки в конце списка не были изменены при БАС.Ускоряя биологические исследования клеток, ученые надеются ускорить открытие новых методов лечения БАС.