Jens Carlsson är Professor vid Institutionen för cell- och molekylärbiologi.
I dag finns flera läkemedel mot depression, schizofreni och andra sjukdomar som drabbar hjärnan. Men med dem kommer ofta svåra biverkningar. Därför pågår en jakt på bättre substanser.
Där har AI, artificiell intelligens, nu visat sig kunna spela en avgörande roll.
Ännu är det långt till nya läkemedel som kan ges till patienter, men en viktig fas längs den krokiga vägen mot en ny medicin, ser nu att kunna snabbas på markant med hjälp av AI. Det visar forskare från bland annat Uppsala universitet i en studie som publicerats i en vetenskapliga tidskrift.
– De molekyler som AI har hjälpt till att ta fram för att sättas in som läkemedel har redan testas på möss. Forskare vi samarbetar med har kunnat se lovande resultat mot schizofreni och depression, säger Jens Carlsson, professor i beräkningskemi vid Uppsala universitet, som lett Uppsaladelen av studien.
En stor andel av våra läkemedel fungerar genom att molekylen som preparatet är uppbyggt av påverkar ett visst protein i kroppen. För det måste läkemedelsmolekylen binda till proteinet, och för att lyckas med det är det mycket fördelaktigt att veta proteinets struktur, hur atomerna sitter.
Genom mödosamma experiment har forskningen kunnat bygga upp databaser över de proteiner som finns. Men proteinerna är många, och det är svårt att ta fram strukturer för dem. Det är här som AI kommer in i bilden. Redan för fyra år sedan gjorde företaget Deep mind, som ägs av Google, det genombrott som Uppsalaforskarna och kollegor världen över sedan byggt vidare på. Där visade man att AI genom att analysera alla data från tidigare forskning kunde förutse proteiners struktur.
– Det var ett enormt genombrott och en chock för hela forskningsfältet när de visade hur bra AI var på att förutse proteiners struktur, säger Jens Carlsson.
I sin nya studie har hans grupp med hjälp av AI designat hur molekyler som ska binda till ett visst protein ska se ut. AI-modellen av proteinet har sedan kunnat jämföras med experiment, som forskarkollegor till Jens Carlsson genomfört samtidigt och som blivit ett perfekt jämförelsematerial.
– Resultaten och precisionen var häpnadsväckande när AI-modellen jämfördes med experimenten. Jag kunde inte tro att det var sant, säger han.
Bilden visar en jämförelse av AI-modellen av receptorn TAAR1 (turkos), ett protein som finns i kroppen, och en struktur av receptorn som bestämts genom experiment (lila)
Proteinet som Jens Carlsson och hans samarbetspartners riktar in sig på är, som han säger, "jättehett" just nu inom läkemedelsutvecklingen. Men AI-metoden är generell.
– Det kan handla om proteiner kopplade till vilken sjukdom som helst. Och vi har så många proteiner i kroppen som vi inte vet exakt vad de gör, och som vi inte kunnat studera ordentligt. Helt plötsligt har vi verktyg för att ge oss på dem, säger Jens Carlsson.
Nya studier från hans forskargrupp är på gång.
– Flera handlar om hjärnans sjukdomar, som Parkinson och depression, men vi har också forskning om covid och om cancer. Men det är främst när det gäller hjärnans sjukdomar vi jobbar med AI-modeller, eftersom de proteinernas strukturer är svårast att ta fram på experimentell väg.
Varför är AI så framgångsrikt?
– För att AI har förmågan att analysera enorma mängder data och sammanfoga allt till en lösning på ett annat sätt än vad vi kan. Men AI bygger ju på all forskning som gjorts, och hade inte klarat sig utan den, säger Jens Carlsson.