Tekoäly ja supertietokonesimuloinnit auttavat tutkijoita ennustamaan kultananopartikkelien ja plasmaproteiinien vuorovaikutuksia
Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen tutkijat käyttivät tekoälyä ja Euroopan tehokkainta supertietokonetta tutkiakseen kultananopartikkelien sitoutumista plasmaproteiineihin. Tutkimuksessa havaittiin, että on mahdollista rakentaa tekoälymalleja, jotka ennustavat luotettavasti nanopartikkelien sitoutumispaikkoja. Uudet ennustavat mallit mahdollistavat jatkotutkimukset, joiden tavoitteena on selvittää partikkelien tehoa lääkemolekyylien täsmäkantajina.
Biomolekyylien ja epäorgaanisten nanomateriaalien muodostamat hybridiset nanorakenteet ovat herättäneet tutkijoissa laajaa kiinnostusta, sillä niitä voi mahdollisesti käyttää useaan sovelluskohteeseen biokuvantamisessa, biotunnistuksessa ja nanolääketieteessä. Sovellusten kehittäminen vaatii bio-nano-rajapinnan rakenteen ja toiminnan ymmärrystä. Atomitason simuloinneilla rajapinnasta voidaan saada yksityiskohtaista tietoa, mutta simuloinnit ovat yleensä numeerisesti erittäin raskaita, koska rajapinnassa tapahtuvat kriittiset prosessit voivat tapahtua useassa pituus- ja aikaskaalassa.
Tekoäly apuna atomitason vuorovaikutusten tutkimisessa
Hiljattain julkaistussa tutkimuksessa Jyväskylän yliopiston tutkijat havaitsivat, että atomitason simulointeja voi huomattavasti nopeuttaa kehittämällä tekoälymalleja, jotka ennustavat todennäköisimpiä kultananopartikkelien sitoutumispaikkoja veressä esiintyviin yleisimpiin plasmaproteiineihin. Mallien kehityksessä käytettiin graafiteoriaa rajapinnan olennaisten piirteiden kuvaamiseen sekä neuroverkkoja vuorovaikutusten voimakkuuksien ennustamiseen. Mallien ennustukset todennettiin atomitason simulointien avulla.
- Muutama kuukausi sitten julkaisimme toisen laskennallisen tutkimuksen, jonka päätulos oli, että lääkemolekyylejä kantavan kultananopartikkelien tarttumista syöpäsolun pinnalla oleviin proteiineihin voidaan kontrolloidusti parantaa partikkelin pintaa muokkaavilla peptideillä, kertoo tutkimusta johtanut laskennallisen nanotieteen professori Hannu Häkkinen Jyväskylän yliopistosta. Nyt uusimman tutkimuksen tuloksena kehitetyillä tekoälymalleilla voimme jatkossa tutkia, kuinka veressä esiintyvät yleisimmät proteiinit vaikuttaisivat partikkelien tehoon lääkeaineiden kantajina, Häkkinen jatkaa.
Tutkimukselle tulossa lisää jatkoa
Nyt saadut tulokset mahdollistavat lisätutkimukset, joiden avulla on helpompi kehittää uusia laskennallisia menetelmiä nanopartikkelien ja biomolekyylien välisten vuorovaikutusten tutkimiseen.
- Tekoälystä näyttää olevan paljonkin hyötyä tutkittaessa nanopartikkelien käyttöä nanolääketieteen alaan kuuluvissa diagnostiikan ja terapian sovelluksissa. Tutkimusta jatketaan Euroopan tutkimusneuvoston (ERC) rahoittamassa ”Dynamic Nanocluster – Biomolecule Interfaces” projektissani, joka alkoi lokakuussa, iloitsee Häkkinen.
Tutkimus julkaistiin kahdessa vertaisarvioidussa kansainvälisessä julkaisusarjassa: Advanced Materials ja Bioconjugate Chemistry. Tutkimus sai rahoitusta Suomen Akatemian EuroHPC-ohjelmasta ja siinä käytetyt tietokoneresurssit myönnettiin Häkkisen johtamille kansallisille Grand Challenge -laskentaprojekteille BIOINT ja NanoGaC. Tutkimuksessa käytettiin sekä Suomen tehokkainta Mahti-superkonetta että CSC:n hallinnoimaa, Euroopan tehokkainta LUMI-supertietokonetta.
Artikkelien tiedot:
-
Advanced Materials: A. Pihlajamäki, M.F. Matus, S. Malola and H. Häkkinen, GraphBNC: Machine Learning – Aided Prediction of Interactions Between Metal Nanoclusters and Blood Proteins, Advanced Materials, https://doi.org/10.1002/adma.202407046 (published online September 24, 2024).
-
Bioconjugate Chemistry: M.F. Matus and H. Häkkinen, Rational Design of Targeted Gold Nanoclusters with High Affinity to Integrin avb3 for Combination Cancer Therapy, Bioconjugate Chemistry, https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.4c00248 (published online July 15, 2024, cover article of October issue 2024).
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Prof. Hannu Häkkinen, University of Jyväskylä, hannu.j.hakkinen@jyu.fi
Yliopistotutkija María Francisca Matus, University of Jyväskylä, maria.f.matus-cortes@jyu.fi
Elina LeskinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 461 7880elina.leskinen@jyu.fiKuvat
Linkit
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Väitöstutkimus paljastaa Raamatun kymmenen käskyn roolin yhteiskunnan muodostumisessa klassikkoteoksen valossa25.4.2025 10:39:50 EEST | Tiedote
Mikä tekee yhteiskunnastamme mahdollisen? YTM Jukka Ruokanen selvitti väitöskirjassaan, millaiset tekijät tukevat sosiaalisuuden, yhteisöjen ja yhteiskunnan olemassaoloa saksalaisen politiisen filosofin ja oikeusoppineen Johannes Althusiuksen teoksessa Politica Methodice Digesta. Althusiuksen mukaan yhteiskunta ei synny vain ihmisten toiminnan tai luonnollisten syiden seurauksena – myös Jumalan toimet, kuten kymmenen käskyä, ovat olennaisia yhteiselomme aikaansaamiseksi.
Kansainvälinen konferenssi rakentaa tulevaisuudenuskoa ja selviytymiskykyä23.4.2025 11:00:47 EEST | Tiedote
Ympäristökysymysten lisäksi aikamme yhteiskunnat kamppailevat monimutkaisten sosiaalisten haasteiden kanssa. Lapset, nuoret ja heidän perheensä ovat usein ensimmäisiä, joita tämän hetken yhteiskunnalliset haasteet koettelevat.
Maankäyttö vaikuttaa boreaalisten järvien energialähteisiin17.4.2025 07:10:00 EEST | Tiedote
Järviekosysteemit vastaanottavat valuma-alueelta peräisin olevaa eloperäistä ainesta, joka päätyy mikrobien avustuksella ravintoverkkoon. Jyväskyläläinen tutkijaryhmä selvitti vedyn pysyvien isotooppien avulla maalta peräisin olevan eloperäisen energian määriä. Tutkimuksen mukaan pohjaeläinten ja niitä syövien kalojen maalta peräisin olevan energian määrä oli suurempaa kuin ulappa-alueen eläinplanktonin ja niitä syövien kalojen. Kaikkien kuluttajaryhmien maalta peräisin olevan energian määrä väheni tummista happamista metsäjärvistä kohti reheviä järviä, joiden valuma-alueella on paljon maataloutta.
Tuore väitöstutkimus selvittää, miten tragedia auttaa käsittelemään ilmastokriisiä17.4.2025 06:58:00 EEST | Tiedote
Tragediaa pidetään turhaan vanhentuneena ja jopa kuolleena teatterimuotona, vaikka sillä voisi olla paljon annettavaa ilmastonmuutoksen hahmottamisessa ja sen seurausten käsittelemisessä, toteaa YTM Henna Vainio, joka tutki filosofian väitöskirjassaan tragedian mahdollisuutta ja merkitystä erityisesti ilmastonmuutoksen aikakaudella.
Uusi jättivirus eristettiin Jyväskylässä ensimmäistä kertaa Suomessa16.4.2025 07:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen tutkijat ovat ensimmäistä kertaa Suomessa eristäneet jättiviruksen, joka nimettiin Jyvaskylavirukseksi. Löytö osoittaa jättivirusten olevan luultua yleisempiä pohjoisilla alueilla sekä havainnollistaa, että on vielä paljon rakenteita, joiden alkuperää ja toimintoja ei ole kunnolla tutkittu.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme