Tekoäly ja supertietokonesimuloinnit auttavat tutkijoita ennustamaan kultananopartikkelien ja plasmaproteiinien vuorovaikutuksia
18.11.2024 06:00:00 EET | Jyväskylän yliopisto | Tiedote
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
Ketä enää kiinnostaa? Jyväskylän Kesässä kysytään, mihin journalismia ja viisautta tarvitaan muuttuvassa maailmassa25.6.2026 10:10:24 EEST | Tiedote
Jyväskylän Kesän keskusteluohjelma kokoaa 1.–5.7.2026 Jyväskylän yliopiston kampukselle tutkijoita, taiteilijoita, toimittajia ja muita asiantuntijoita pohtimaan viisauden merkitystä ajassamme. Ohjelmassa tarkastellaan muun muassa journalismin tulevaisuutta, viisauden ja typeryyden rajapintoja, vastuullisuutta, ihmisen kasvua sekä luontosuhdetta.
Monimuotoinen metsä on tulevaisuuden arvonluonnin alusta – tutkijat esittävät uutta suuntaa Suomen metsäsektorille25.6.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Luontokato, ilmastotavoitteet ja globaalit markkinamuutokset muuttavat metsäsektorin toimintaympäristöä. Uusimman Jyväskylän yliopiston Resurssiviisausyhteisö JYU.Wisdomin tuottaman Wisdom Letters -julkaisusarjan vertaisarvioidun julkaisun mukaan Suomen kannattaa vastata muutokseen rakentamalla metsistä monipuolinen arvonluonnin alusta, jossa taloudellinen menestys perustuu aiempaa vahvemmin luonnon monimuotoisuuteen, uusiin palveluihin ja korkean lisäarvon liiketoimintaan.
Perinnöksi ilmastokriisi? Tutkimus kyseenalaistaa sukupolvien välisen kuilun24.6.2026 08:58:00 EEST | Tiedote
Ilmastokeskustelu nähdään usein sukupolvien välisenä ristiriitana, jossa nuoret joutuvat kantamaan vanhempien sukupolvien teot. Jyväskylän yliopiston tutkimus haastaa tämän asetelman ja osoittaa, että todellisuudessa asetelma on monimutkaisempi.
Millaisia pelimuistoja sinulla on? Uusi muistitietokeruu kerää suomalaisten pelikokemuksia23.6.2026 09:12:05 EEST | Tiedote
Suomalaisista 98 % pelaa, ja kaikenlaisten pelaamisen muotojen näkyvyys on kasvanut viime vuosina. Nyt käynnissä oleva muistitietokeruu hakee tietoa siitä, millaisia pelaamisen muotoja arjessa on ollut, ja mitä merkityksiä pelaamiselle on annettu ja annetaan nykypäivänä.
Tekoäly voi nopeuttaa rintasyövän sädehoidon suunnittelua23.6.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston pro gradu -tutkielma tarkastelee tekoälyn mahdollisuuksia sädehoidon annossuunnittelun tukena. Tutkimuksessa kehitettiin syväoppimiseen perustuva annosennustemalli, joka kykenee ennustamaan rintasyöpäpotilaiden sädehoidon annosjakaumia tarkasti ja tehokkaasti. Tutkimus tehtiin yhteistyössä Keski-Suomen sairaala Novan ja Kuopion yliopistollisen sairaalan kanssa.
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