Eine Technik, um versteckte Verbindungen zwischen Aktien und Anteilen zu finden, wurde angewendet, um Verbindungen zwischen Proteinen zu entdecken und zu kartieren.
Die Methode zielt darauf ab, die Forschung in den Lebenswissenschaften zu beschleunigen, indem das Wissen über Gene, Proteine und kleine Moleküle automatisch aktualisiert und neue Korrelationen zwischen ihnen gefunden werden. Viele davon sind an Krankheiten beteiligt und könnten Angriffspunkte für neue Medikamente sein.
Die Technik verwendet einen Zweig der künstlichen Intelligenz (KI), der als „natürliches Sprachverständnis“ bezeichnet wird, um Dokumente auf Verbindungen zwischen Konzepten zu scannen. Im Finanzsektor kann es verwendet werden, um Korrelationen zwischen bestimmten Aktien und Anteilen und deren Veränderung im Laufe der Zeit zu finden, sodass Unternehmen investieren oder veräußern können, bevor andere eine Änderung bemerken.
Jetzt haben Forscher des Imperial College London und von Vector Space Biosciences die Technik auf die akademische Literatur angewendet und damit eine neue Möglichkeit geschaffen, die sich ändernden Informationen darüber, wie Proteine miteinander in Beziehung stehen, schnell abzubilden.
Das manuelle Durchsuchen der Literatur nach Aktualisierungen kann einen Forscher viel Zeit kosten, und große Datenbanken können schnell veraltet sein. Die neue Technik aktualisiert Informationen über die Beziehungen von Proteinen in Echtzeit und stellt sicher, dass die Forscher mit den aktuellsten Informationen arbeiten.
Die ersten Ergebnisse der Zusammenarbeit, eine Karte, die die Entwicklung der beobachteten Korrelation zwischen zwei Proteinen im Laufe der Zeit zeigt, werden auf enthüllt Jahrestreffen der Biophysical Society in San Francisco.
Alternde Proteine
Dr. Sarah Rouse vom Department of Life Sciences am Imperial interessiert sich besonders dafür, wie Proteine über ein Lipidmolekül namens Cardiolipin interagieren. Cardiolipin vermittelt die Wechselwirkung zwischen Proteinen in den Membranen der Mitochondrien – den Kraftwerken der Zellen.
Es ist bekannt, dass Cardiolipin beim Altern sowie bei altersbedingten Erkrankungen wie neurodegenerativen Erkrankungen, Kardiomyopathien (Herzerkrankungen) und Krebs wichtig ist. Aber nur wenn die detaillierten Mechanismen bekannt sind, wie Cardiolipin Proteine und ihre damit verbundenen Wirkungen beim Altern beeinflusst, können Forscher hoffen, potenzielle neue Arzneimittelmoleküle zu entwickeln, um degenerative Prozesse zu verlangsamen.
Dafür brauchen Forscher die aktuellsten Informationen über Proteinwechselwirkungen. Die neue KI-Technik erfasst dies, geht aber noch einen Schritt weiter – indem sie nach „versteckten“ Beziehungen in der Literatur sucht. Dabei kann es sich um Interaktionen der Proteine handeln, die in keiner Forschungsarbeit explizit erwähnt werden, die die KI aber aus der Analyse der Sprache ableiten kann.
Dr. Rouse sagt, dass „grundlegende Biologiestudien uns helfen zu verstehen, was der Körper auf molekularer Ebene tut, wenn er gesund ist, was uns dazu führen kann, zu verstehen, was bei Krankheiten schief geht. Proteine spielen also eine Rolle bei allen wesentlichen Funktionen unserer Zellen Die Kartierung ihrer Wechselwirkungen und welche anderen Moleküle diese Wechselwirkungen modifizieren, ist von enormer Bedeutung.“
„Es ist jedoch auch eine große Herausforderung. Obwohl viel geforscht und Daten produziert werden, kann es manchmal schwierig sein, mit der Art und Weise Schritt zu halten, wie alles zusammenpasst. Jetzt konnten wir dies mit den von Vector Space Biosciences entwickelten Techniken rationalisieren „versteckte Verbindungen“ zu verarbeiten und zu entdecken – solche, die zum Beispiel ohne einen Forscher, der die Literatur durchforstet und die Verbindung manuell herstellt, nicht hergestellt werden würden.“
Für Dr. Rouse und ihr Team bei Imperial wird diese neue Effizienz von entscheidender Bedeutung sein, um ihre Forschung darüber zu beschleunigen, wie insbesondere Lipide Proteinverbindungen modifizieren. Lipide sind derzeit keine beliebten Arzneimittelziele, aber die Untersuchung ihrer Wirkung auf diese Weise könnte den Weg zu einer ganz neuen Klasse von Arzneimitteln auf Lipidbasis eröffnen.
Link zur Raumfahrt
Vector Space Biosciences (VSB) interessiert sich besonders für die Forschung in Bezug auf das Altern und damit verbunden, wie der Körper auf den Weltraumflug reagiert, von dem in einer Astronauten-Zwillingsstudie gezeigt wurde, dass er dieselben Alterungsprozesse in Zellen beeinflusst.
VSB begann in den frühen 2000er Jahren mit der Weltraumbiowissenschaft und nutzte Sprachmodellierung, um verborgene Beziehungsnetzwerke zwischen Genen, Proteinen und Arzneimittelverbindungen im Zusammenhang mit menschlichem Altern, chromosomalen Strahlenschäden und Brustkrebs zu erkennen.
Anschließend verwendeten sie dieselben Methoden, um versteckte Beziehungen zwischen Aktien, Kryptos und globalen Ereignissen auf den Finanzmärkten aufzudecken. Kasian Franks, CEO von VSB, sagte: „Wir freuen uns über die Zusammenarbeit mit dem Rouse Lab bei Imperial, da ihre Forschung mit dem Kern unserer Arbeit in Bezug auf die Entwicklung von Gegenmaßnahmen für Stressoren zum Schutz und zur Reparatur des menschlichen Körpers während der Raumfahrt mit Vorteilen verbunden ist an die ganze Menschheit.“
Kin Chao, Chemiestudent im Grundstudium, der an dem Projekt mitgewirkt hat, sagte: „Ich habe die Gelegenheit, im Rahmen einer multidisziplinären Forschungserfahrung mit den Industriepartnern VSB zusammenzuarbeiten, sehr genossen.“