Onderzoekers valideren vijf nieuwe genen die verantwoordelijk zijn voor ALS

Volgens een studie komen eerdere bevindingen in een stroomversnelling dankzij verbeterde kennis

Samenvatting:
Nieuwe experimenten valideren de identificatie van vijf nieuwe genen gekoppeld aan amyotrofische laterale sclerose (ALS). De nieuwe studieresultaten werden gevalideerd met vijf verschillende methodes.

Het team van dr. Bowser gebruikte technologieën die werden geleverd door IBM Watson Health, waaronder Watson for Drug Discovery (Watson voor de ontdekking van geneesmiddelen), een nieuw onderzoeksplatform dat de teksten van meer dan 28 miljoen MEDLINE-samenvattingen en andere gegevensbronnen inschakelt. Deze oplossing maakt gebruik van geavanceerde natuurlijketaalverwerking, machinaal leren en voorspellende analytica om nieuwe verbanden tussen genen, eiwitten, geneesmiddelen en ziektes te identificeren.

"Verdere validatie en onze eerdere bevindingen verder uitdiepen was opwindend omdat bij dit soort onderzoek tijd levensbelangrijk is", zegt dr. Bowser, één van de belangrijkste ALS-onderzoekers van de VS. "We hadden 1.500 eiwitten en genen individueel kunnen onderzoeken, maar dat zou veel meer tijd in beslag hebben genomen. Dankzij deze bevindingen mogen we hopen dat we met behulp van deze technologie op een mooie dag nieuwe en meer efficiënte behandelingen voor ALS kunnen identificeren."

Dit onderzoek is belangrijk omdat het het vermogen van artificiële-intelligentie-algoritmes aantoont om onderzoeksontdekkingen van het natlab in een stroomversnelling te brengen. Het levert ook verder bewijs dat het RNA-metabolisme een belangrijke rol speelt bij ALS.

Er werden al meer dan 30 genen gekoppeld aan ALS, en mutaties in de 11 genen die RNA-bindende eiwitten encoderen veroorzaken familiale vormen van ALS. Deze RNA-bindende eiwitten spelen een cruciale rol bij de manier waarop genen die zijn geëncodeerd in het DNA in elke cel worden omgezet naar de eiwitten die alle functies in een cel vervullen. Wijzigingen aan deze eiwitten kunnen leiden tot een gewijzigd RNA-metabolisme en het genereren van toxische eiwitaggregaten in de motorneuronen die bijdragen aan motorische disfunctie en uiteindelijk verlamming en de dood.

Iemands DNA encodeert voor meer dan 1.500 RNA-bindende eiwitten en we weten niet of andere RNA-bindende eiwitten zouden kunnen bijdragen aan ALS. Doordat er zoveel RNA-bindende eiwitten zijn geëncodeerd in ons genoom, zou het veel te veel tijd en geld kosten om al deze RNA-bindende eiwitten te onderzoeken. Het Barrow-laboratorium ging na of IBM Watson for Drug Discovery de identificatie zou kunnen versnellen van bijkomende RNA-bindende eiwitten die gekoppeld zijn aan ALS door wetenschappers te helpen hun onderzoeksinspanningen toe te spitsen op de eiwitten die hoog op de lijst staan van Watson en waarvan het systeem voorspelde dat ze gewijzigd waren bij ALS.

Dr. Bowser en zijn team voorzagen in een lijst van 11 RNA-bindende eiwitten met gekende mutaties die ALS veroorzaken. Watson for Drug Discovery gebruikte de lijst van eiwitten en speurde naar verwijzingen in de medische literatuur van 28 miljoen MEDLINE-samenvattingen om een volgorde te bepalen van alle andere 1.500 RNA-bindende eiwitten die worden geëncodeerd door ons genoom om te proberen nieuwe RNA-bindende eiwitten die gelinkt zijn aan ALS te identificeren.

Het Barrow-team valideerde de top 10 van de RNA-bindende eiwitten met behulp van vijf verschillende methodes waaronder het gebruik van weefselstalen van patiënten en van patiënten afgeleide stamcellen die werden gedifferentieerd tot motorneuronen. Ze onderzochten ook een kleinere groep RNA-bindende eiwitten ergens onderaan de lijst om aan te tonen dat de veranderingen die werden vastgesteld in de top 10 zich onderaan de lijst niet voordeden. Dit bewees het vermogen van Watson for Drug Discovery om RNA-bindende eiwitten gekoppeld aan ALS correct te voorspellen.

De resultaten waren baanbrekend -- een arbeidsintensief proces dat onderzoekers jaren zou hebben gekost werd afgewerkt in slechts enkele maanden.

Acht van de top 10-kandidaten werden succesvol gevalideerd en er werd aangetoond dat ze gewijzigd waren bij ALS. Vijf van deze genen waren nooit eerder onderzocht in verband met ALS, wat aangeeft dat het artificiële-intelligentieplatform van IBM in staat is nieuwe genen en eiwitten te voorspellen die gekoppeld zijn aan de ziekte. RNA-bindende eiwitten onderaan de lijst waren niet gewijzigd bij ALS.

Door celbiologisch onderzoek te versnellen, hopen wetenschappers sneller tot de ontdekking van nieuwe therapieën voor ALS te komen.

Vertaling: Bart De Becker

Bron: ScienceDaily