IRVINE / LONDON (IT BOLTWISE) – Forscher der University of California haben mithilfe einer neuen KI-Plattform namens SIGNET bedeutende Fortschritte in der Alzheimer-Forschung erzielt. Diese Technologie ermöglicht es, die genetischen Steuerzentren im Gehirn zu identifizieren, die für den Krankheitsverlauf verantwortlich sind. Die Entdeckung könnte neue Wege für die Behandlung und Diagnose von Alzheimer eröffnen.
Ein Forscherteam der University of California, Irvine, hat unter der Leitung von Min Zhang und Dabao Zhang bedeutende Fortschritte in der Alzheimer-Forschung erzielt. Mithilfe der neu entwickelten KI-Plattform SIGNET konnten sie die komplexen genetischen Steuerzentren im Gehirn identifizieren, die den Verlauf der Alzheimer-Krankheit beeinflussen. Diese Entdeckung geht über die bloße Identifikation von Genverbindungen hinaus und zeigt auf, welche Gene aktiv andere Gene in verschiedenen Zelltypen des Gehirns steuern.
Die Forscher nutzten SIGNET, um echte Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Genen aufzudecken, was mit herkömmlichen Methoden nicht möglich war. Diese neue Herangehensweise ermöglichte es, wichtige biologische Pfade zu identifizieren, die zu Gedächtnisverlust und dem allmählichen Abbau von Gehirngewebe beitragen könnten. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Alzheimer’s & Dementia veröffentlicht und könnten neue Ansätze für zukünftige Behandlungen bieten.
Alzheimer ist die führende Ursache für Demenz und wird bis 2060 voraussichtlich fast 14 Millionen Amerikaner betreffen. Obwohl mehrere Gene, darunter APOE und APP, mit der Krankheit in Verbindung gebracht wurden, ist noch unklar, wie diese Gene die normale Gehirnfunktion stören. Die Arbeit von Zhang und seinem Team bietet zelltypspezifische Karten der Genregulation im Alzheimer-Gehirn und verschiebt den Fokus von der Beobachtung von Korrelationen hin zur Aufdeckung der kausalen Mechanismen, die den Krankheitsverlauf aktiv vorantreiben.
Die Forscher analysierten molekulare Einzelzelldaten aus Gehirnproben von 272 Teilnehmern, die an Langzeitstudien zum Altern teilnahmen. SIGNET kombiniert Einzelzell-RNA-Sequenzierung mit Daten der gesamten Genomsequenzierung, um Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Genen im gesamten Genom zu erkennen. Dadurch konnten sie kausale Genregulationsnetzwerke für sechs Hauptzelltypen im Gehirn erstellen und bestimmen, welche Gene wahrscheinlich die Aktivität anderer Gene steuern.
Die bedeutendsten genetischen Störungen wurden in exzitatorischen Neuronen festgestellt, den Nervenzellen, die aktivierende Signale senden. Hier wurden fast 6.000 Ursache-Wirkungs-Interaktionen aufgedeckt, die eine umfangreiche genetische Umstrukturierung im Verlauf von Alzheimer zeigen. Zudem wurden Hunderte von „Hub-Genen“ identifiziert, die als zentrale Regulatoren fungieren und viele andere Gene beeinflussen. Diese Hub-Gene könnten wertvolle Ziele für frühere Diagnosen und zukünftige Therapien werden.
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