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
Jyväskylän yliopiston uusi professori Ilkka Pölönen on tutkinut spektrikameran avulla niin ihosyöpiä, rikospaikkoja kuin taideteoksiakin13.10.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
Ilkka Pölönen aloitti laskennallisen data-analyysin professorina Jyväskylän yliopiston informaatioteknologian tiedekunnassa. Hänen tutkimuksensa keskiössä ovat spektrikamerat ja niiden tuottamien kuvien analysointi koneoppimisen ja matemaattisen mallintamisen avulla.
Lantionpohjan kuntoon voi vaikuttaa elämäntavoilla13.10.2025 07:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston vastavalmistuneessa gerontologian ja kansanterveyden väitöskirjassa tutkittiin fyysistä aktiivisuutta, syömiskäyttäytymistä ja kehonkoostumusta lantionpohjan toimintahäiriöiden riskitekijöinä. Tutkimus osoitti, että elämäntavoilla voi vaikuttaa lantionpohjan terveyteen. Esimerkiksi runsas hedelmien kulutus ja laadukkaampi ruokavalio pienensi riskiä kokea ponnistusvirtsankarkailun oireita.
Monimuotoisuuden turvaaminen vaatii parempaa huomiointia metsänhoidossa13.10.2025 06:30:00 EEST | Tiedote
Tehometsätalous heikentää biologista monimuotoisuutta ja vähentää luonnonsuojelullisesti arvokkaiden metsien määriä maailmanlaajuisesti, myös Suomessa. Jyväskylän yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa selvitettiin hakkuiden laajuutta biodiversiteetin kannalta eriarvoisissa metsissä Suomessa vuosien 2018–2022 aikana. Tulokset osoittavat, että hakkuita on tehty myös monimuotoisuudeltaan erityisen rikkaissa metsissä, mikä korostaa tarvetta integroida luonnonsuojelu tiiviimmin metsänhoidon käytäntöihin.
Wihurin rahasto jakoi 16,1 miljoonaa euroa – JYU:ssa suurin summa aivoterveyden tutkimukseen9.10.2025 19:05:00 EEST | Tiedote
Jenny ja Antti Wihurin rahasto tukee tieteen, taiteen ja yhteiskunnallisen toiminnan aloja. Jyväskylän yliopistoon rahaston apurahaa myönnettiin yhteensä 570 500 euroa, joista 100 000 euroa myönnettiin Eero Haapalan ja hänen työryhmänsä hankkeen tutkimukseen. Yhteensä yliopistossa apurahansaajia oli 20.
Varhaiskasvatuksen opettajien huolet lasten yksinäisyydestä ja ostrakismista ovat yleisiä9.10.2025 08:36:45 EEST | Tiedote
Kaikilla lapsilla on perustarve kuulua joukkoon ja luoda myönteisiä vertaissuhteita. Tuore tutkimus selvitti varhaiskasvatuksen opettajien havaintoja 5-vuotiaiden lasten yksinäisyyden ja ostrakismin eli sosiaalisen ulossulkemisen kokemuksista.
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