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
Suomen Kulttuurirahastolta lähes 900 000 euroa Jyväskylän yliopistoon vuonna 202612.2.2026 08:49:44 EET | Tiedote
Suomen Kulttuurirahasto on myöntänyt Jyväskylän yliopistoon 26 apurahaa, joiden yhteissumma on 891 500 euroa. Eniten apurahoja myönnettiin luonnontieteisiin, yhteensä 315 000 euroa.
Merkittävä rahoitus Business Finlandilta hauskuuden ja sitoutumisen tutkimukselle10.2.2026 10:12:35 EET | Tiedote
Business Finland on myöntänyt rahoituksen Turun ja Jyväskylän yliopistojen tutkimusprojektille FUNMERSIVE – Transformative and scalable customer engagement through immersive fun. Rahoitus myönnettiin Co-Innovation -yhteishankkeelle, josta Jyväskylän yliopiston projektin osuus on 885 920 euroa. Projektin kokonaisbudjetti on 1 107 400 euroa, josta yliopiston omarahoitusosuus on 221 480 euroa.
Parvovirusinfektio mullistaa isäntäsolun tumajyväsen rakenteen ja toiminnan10.2.2026 07:05:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston tutkimus paljastaa, että autonomiset parvovirukset, kuten koiran parvovirus, kykenevät perusteellisesti vaikuttamaan tumajyväsen sisäiseen tasapainoon. Tulokset tarjoavat uutta perustietoa virusten ja tumajyväsen vuorovaikutuksesta.
Väitös: Taiteellinen koulutus muokkaa aivoja – tutkimus osoittaa valon ja lämpimien värien herkkyyden vahvistuvan6.2.2026 11:00:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopistossa tehty väitöstutkimus osoittaa, että kuvataidealan tausta muokkaa aivojen tapaa käsitellä värejä. Kuvataidetaustan omaavilla ihmisillä mitattiin tutkimuksessa voimakkaampia hermostollisia reaktioita kirkkaisiin väreihin ja myös muita ihmisiä myönteisemmät reaktiot lämpimiin värisävyihin. Väitöstutkija Liting Songin mukaan taiteilijoiden aivot tulkitsevat ja kokevat värejä eri lailla kuin muiden ihmisten.
Miksi pelko leviää vääriin tilanteisiin? Väitöstutkimus avaa uusia näkökulmia erotteluoppimiseen ja pelon yleistymiseen (Lehtonen)6.2.2026 09:50:03 EET | Tiedote
Pelko on elintärkeä tunne, mutta toisinaan pelon tunne voi yleistyä tilanteisiin, joissa vaaraa ei ole. Jyväskylän yliopistossa tarkastettava väitöstutkimus tuo lisätietoa siitä, miten aivot erottavat uhkaavat ja turvalliset kokemukset, ja miksi tässä prosessissa voi olla eroja sukupuolten välillä.
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