Ученые из Неврологического научно-исследовательского института Яна и Дэна Дунканов и Медицинского колледжа Бэйлора с помощью нейросети нашли половые различия в генах, ответственных за болезнь Альцгеймера. Выводы исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Для этой работы авторы использовали комплексный вычислительный подход (EAML), который содержит девять алгоритмов машинного обучения. Технология позволяет анализировать функциональное воздействие мутаций ДНК, которые затем влияют на структуру и работоспособность белков. Также она может определить их пагубное влияние на биологические процессы организма с помощью системы оценки эволюционного действия (EA).
Команда использовала искусственный интеллект, чтобы изучить варианты кодирования генов у 2729 пациентов с болезнью Альцгеймера и 2441 человека из контрольной группы. В конечном итоге удалось выявить 98 генов, ответственных за это расстройство. В частности, было определено, как гены создают функциональные связи, пути нейровоспаления, а также выявлена роль микроглии и астроцитов в развитии заболевания.
После этого все обнаруженные гены-кандидаты были протестированы на модели плодовой мушки. Оказалось, что 36 генов вызывают дегенерацию, спровоцированную тау-белком, а 29 генов модулируют нейродегенерацию, вызванную Aβ42 (бета-амилоидами). Также были определены девять генов, способных ослабить дегенеративный процесс, обусловленный как тау-белком, так и Aβ42.
Затем специалисты использовали EAML отдельно на мужчинах и женщинах, чтобы понять, как проявляется и прогрессирует деменция у разных полов. Они обнаружили 157 генов, вызывающих болезнь Альцгеймера, у мужчин и 127 у женщин. Результаты показали, что анализ с гендерным разделением повышает чувствительность исследования, а также улучшает точность прогнозирования риска.
Кроме того, были выделены определенные различия в биологических путях развития болезни Альцгеймера у представителей разных полов. Так, например, у женщин зафиксировали наличие генов, связанных как с этим видом деменции, так и с раком молочной железы — заболеваниями, которые чаще встречаются именно у женщин. Эти данные помогут разработать новые терапевтические направления.