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
Tutkijoiden yö oli taas Suomen suurin tiedetapahtuma – yli 21 500 kävijää7.10.2026 11:05:00 EEST | Tiedote
Tutkijoiden yötä vietettiin syyskuun viimeisenä perjantaina 25.9.2026 kaikkiaan kahdeksalla paikkakunnalla Helsingistä Sodankylään. Hämeenlinnassa tapahtuma järjestettiin 2.10. Tapahtumassa saatiin uusia tiede-elämyksiä, kokeiltiin itse tutkimuksen tekemistä sekä keskusteltiin innostuneiden tieteentekijöiden kanssa. Mukana oli jälleen satoja tutkijoita ympäri Suomen. Kävijöitä päivän ja yön aikana erilaisiin tapahtumiin osallistui yhteensä yli 21 500. Tapahtuman teemana oli tänä vuonna uteliaisuus.
Valtakunnallinen hanke kehittää kyberturvallisuuden jatkuvaa oppimista 1,1 miljoonan rahoituksella5.10.2026 09:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopisto koordinoi 1,1 miljoonan euron hanketta, joka tähtää kyberturvallisuusalan jatkuvan oppimisen koulutuksen kehittämiseen Suomessa. Muut hankkeen toteuttajat ovat Helsingin yliopisto, Lappeenrannan-Lahden teknillinen yliopisto, Oulun yliopisto, Tampereen yliopisto, Turun yliopisto, Vaasan yliopisto ja Åbo Akademi. Hankkeen päätavoitteena on suunnata kyberturvallisuuskoulutusta aiempaa enemmän työelämän tarpeisiin jatkuvan oppimisen periaatteiden mukaisesti.
Tutkimus: Tekoälytaidot eivät yksin riitä – koulun pitäisi auttaa tekemään viisaita valintoja5.10.2026 07:45:00 EEST | Tiedote
Tekoälyn käyttöä opetellaan kouluissa, mutta miksi tekoälyyn liittyvää opetusta on tärkeä järjestää? Jyväskylän yliopiston tutkijoiden mukaan oppilaiden tekoälyosaamisen kehittäminen ei riitä, vaan heitä tulee samalla rohkaista pohtimaan, miten he itse haluavat käyttää tekoälyä ja millaisen roolin he sille omassa elämässään antavat.
Tutkimus, osaaminen ja työelämä kohtaavat Jyväskylän yliopiston Yrityspäivässä 8.10.20262.10.2026 08:01:00 EEST | Tiedote
Yritys- ja sidosryhmäpäivä on Jyväskylän yliopiston järjestämä verkostoitumistilaisuus, jossa pääsevät esille yritysten ja sidosryhmien osaaminen ja innovaatiot sekä yliopiston tutkijoiden osaaminen. Päivässä myös opiskelijat pääsevät tutustumaan alansa toimijoihin ja toimijat mahdollisiin tuleviin työntekijöihinsä. Yrityspäivässä ovat mukana kaikki Jyväskylän yliopiston tiedekunnat.
Tutkimus: Ikääntyneet joutuvat tekemään paljon työtä pysyäkseen mukana digipalveluissa1.10.2026 07:58:00 EEST | Tiedote
Julkisten digipalveluiden itsepalvelumallit eivät kohtele kaikkia käyttäjiä yhdenvertaisesti, osoittaa FM Laura Pajulan väitöskirja Jyväskylän yliopistosta. Erityisesti ikääntyneet kokevat palvelujen käytön vaikeaksi, kun viranomaisasiointi siirtyy yhä vahvemmin digitaalisen palveluiden varaan.
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