Ny metod för att modulera jonkanaler kan bota epilepsi
Lucie Delemotte och hennes samarbetspartner får drygt 27 miljoner i projektanslag för att utveckla en metod, baserad på maskininlärning, för att designa modulatorer för neuronala spänningsstyrda jonkanaler. Foto: Jann Lipka.
När den elektriska aktiviteten i neuroner (nervceller) inte fungerar uppstår störningar som epilepsi, sömnstörningar eller autism. En ny metod, baserad på maskininlärning, ska utvecklas för att designa modulatorer för neuronala spänningsstyrda jonkanaler, med syfte att behandla sådana sjukdomar. Projektet får anslag med drygt 27 miljoner kronor från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse.
Lucie Delemotte är forskare på KTH inom området membranproteiner. Membranproteiner är som dörrar och fönster i den biologiska cellen; de gör det möjligt för cellen att ta in signaler från sin omgivning och svara på dem.
De membranproteiner det handlar om i det här projektet, Bridging the scales in the design of ion channel drugs, är så kallade spänningsstyrda jonkanaler. De känner av inkommande elektriska signaler och sprider dem vidare i form av aktionspotentialer (nervimpulser).
– De ligger till grund för den elektriska aktiviteten i neuroner (nervceller) och när den inte fungerar uppstår störningar som epilepsi, sömnstörningar eller autism, säger Lucie Delemotte.
Dessa proteiner är för små för att kunna ses med blotta ögat. Strukturbiologiska tekniker som kryo-elektronmikroskopi kan visa deras struktur på atomnivå, men kan inte beskriva hur de reagerar på förändringar i den elektriska aktiviteten i närheten.
– Mitt labb använder beräkningstekniker som kallas molekylära dynamiksimuleringar för att svara på dessa frågor. Men givetvis måste de förutsägelser vi gör följas upp med olika tekniker, allt från cellulära analyser till djurförsök.
Nödvändigt med ny metod för läkemedelsdesign
Även om jonkanaler är lovande mål för medicinsk behandling har alla försök att inrikta sig på dem hittills misslyckats. Ett problem är att de är väldigt lika hjärt- eller muskelkanaler, vilket gör det svårt att påverka deras funktion utan att orsaka problematiska biverkningar. En ny metod för läkemedelsdesign för dessa proteiner är nödvändig, konstaterar Lucie Delemotte.
I det här projektet ska hon och hennes samarbetspartner använda maskininlärning för att integrera svar på frågor om membranproteiners funktion från olika tekniker i en sammanhållande modell. Det kommer att hjälpa till att designa nya experiment och påskynda designen av molekyler som rationellt kan modulera kanalens funktion, konstaterar Lucie Delemotte.
– Vi hoppas kunna göra framsteg mot att designa modulatorer för neuronala spänningsstyrda jonkanaler, med syfte att behandla sjukdomar som läkemedelsresistent epilepsi. Dessutom hoppas vi kunna bevisa att ett integrerat tillvägagångssätt för att sammanställa resultat från olika sofistikerade experimentella källor med maskininlärning kan driva vår förståelse av komplexa proteiner och påskynda forskningen inom området, säger hon.
För projektet Bridging the scales in the design of ion channel drugs har Lucie Delemotte beviljats anslag om 27 100 000 kronor under fem år från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse.
