Μια νέα μελέτη από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Πολιτείας της Ουάσινγκτον αποκαλύπτει έναν κρυφό «διακόπτη» που χρησιμοποιούν οι ιοί του έρπητα για να εισβάλουν στα κύτταρα. Με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης και υπολογιστικών προσομοιώσεων, η επιστημονική ομάδα εντόπισε και τροποποίησε ένα αμινοξύ, εμποδίζοντας έτσι την είσοδο του ιού στα κύτταρα. Αυτή η ανακάλυψη ανοίγει νέες δυνατότητες για την ανάπτυξη αντιικών θεραπειών.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nanoscale και επικεντρώνεται στον αποκλεισμό μιας συγκεκριμένης μοριακής αλληλεπίδρασης που επιτρέπει στους ιούς του έρπητα να διεισδύουν στα κύτταρα. Οι επιστήμονες συνεργάστηκαν από διάφορους τομείς, όπως η Σχολή Μηχανολογίας και το Τμήμα Κτηνιατρικής Μικροβιολογίας και Παθολογίας.
«Οι ιοί είναι πολύ “έξυπνοι”», αναφέρει ο Τζιν Λιου, κύριος συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής στη Σχολή Μηχανολογίας. «Η διαδικασία εισβολής στα κύτταρα είναι πολύπλοκη και περιλαμβάνει πολλές αλληλεπιδράσεις, εκ των οποίων κάποιες είναι κρίσιμες», προσθέτει.
Η ομάδα εξερεύνησε μια ιική «πρωτεΐνη σύντηξης» που οι ιοί του έρπητα χρησιμοποιούν για να συγχωνευθούν με τα κύτταρα, επιφέροντας πλήθος λοιμώξεων. Η πολύπλοκη δομή αυτής της πρωτεΐνης καθιστά δύσκολη την ανάπτυξη εμβολίων ενάντια στους ιούς αυτούς.
Για να αντιμετωπίσουν την πρόκληση, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν Τεχνητή Νοημοσύνη και μοριακές προσομοιώσεις. Οι καθηγητές Πρασάντα Ντούτα και Τζιν Λιου ανέλυσαν χιλιάδες πιθανές αλληλεπιδράσεις εντός της πρωτεΐνης και εντόπισαν ένα καθοριστικό αμινοξύ. Δημιούργησαν έναν αλγόριθμο για να εξετάσουν αυτές τις αλληλεπιδράσεις και ωφέληθηκαν από τη μηχανική μάθηση για να αξιολογήσουν τις σημαντικότερες.
Διαβάστε επίσης: Επιστήμονες δημιούργησαν τσίχλα που παγιδεύει ιούς.
Εντοπισμός ενός κρίσιμου αδύναμου σημείου
Μετά τον εντοπισμό του κρίσιμου αμινοξέος, η ομάδα προχώρησε σε εργαστηριακά πειράματα με την καθοδήγηση του Άντονι Νίκολα. Η στοχευμένη μετάλλαξη του αμινοξέος εμπόδισε τον ιό να συγχωνευθεί με τα κύτταρα, αποτρέποντας έτσι την είσοδο του.
Σύμφωνα με τον Λιου, η συνδυαστική χρήση προσομοιώσεων και μηχανικής μάθησης ήταν καθοριστική. Η πειραματική επιβεβαίωση μιας μόνο αλληλεπίδρασης μπορεί να απαιτήσει μήνες, και η προκαταρκτική ανάλυση έκανε τη διαδικασία πιο γρήγορη και αποδοτική.
«Αν δεν είχαμε κάνει τις προσομοιώσεις, θα χρειαζόμασταν χρόνια για να φτάσουμε σε αυτό το σημείο», εξηγεί. «Η συνδυασμένη προσέγγιση θεωρητικής και πειραματικής εργασίας είναι εξαιρετικά αποδοτική και επιταχύνει την ανακάλυψη βιολογικών αλληλεπιδράσεων».
Τι μένει ακόμη να διευκρινιστεί
Παρά την επιβεβαίωση της αλληλεπίδρασης, πολλά ερωτήματα παραμένουν σχετικά με το πώς αυτή η μετάλλαξη επηρεάζει τη δομή της πρωτεΐνης. Οι ερευνητές σκοπεύουν να συνεχίσουν με τις προσομοιώσεις και τη μηχανική μάθηση για να κατανοήσουν τον αντίκτυπο των μικρών μοριακών αλλαγών.
«Υπάρχει ένα κενό ανάμεσα στις πειραματικές παρατηρήσεις και σε αυτά που μπορούμε να δούμε μέσω προσομοιώσεων», υπογραμμίζει ο Λιου. «Το επόμενο βήμα είναι να κατανοήσουμε πώς αυτές οι μικρές αλληλεπιδράσεις προκαλούν ευρύτερες δομικές αλλαγές».
ΠΗΓΗ: Science Daily
