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
Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun uusi työelämäprofessori Susanna Horn: ”Tutkin, miten kiertotaloutta toteutetaan käytännössä, jotta se tuottaa mahdollisimman suuret ympäristöhyödyt ja samalla arvoa yrityksille”22.5.2026 08:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun uusi työelämäprofessori Susanna Horn vahvistaa kauppakorkeakoulussa kestävän liiketoiminnan tutkimusta, erityisesti kiertotalouden tutkimusta. 1.3.2026 alkaneen nelivuotisen työelämäprofessuurin rahoittajana on Central Finland Mobility Foundation (Cefmof) ‑säätiö.
Biologiasta turvallisuusteknologiaan – Moona Huttunen rakentaa monitieteistä tekniikan osaamista21.5.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston yliopistonlehtori Moona Huttusen urapolku on kulkenut biologian opinnoista kansainvälisen virustutkimuksen kautta turvallisuusteknologian diplomi-insinöörikoulutuksen kehittämiseen. Monitieteisyys, uteliaisuus ja halu ymmärtää ilmiöitä laajemmin ovat ohjanneet hänen valintojaan koko uran ajan.
Tutkimus: Hyvät numerot voivat peittää nuoren pahan olon21.5.2026 06:50:00 EEST | Tiedote
Moni nuori pärjää koulussa ulkoisesti hyvin, mutta saattaa jäädä silti ilman tarvitsemaansa tukea mielialaoireiluun. Tuoreessa tutkimuksessa nuoret aikuiset kertovat kouluaikaisista kokemuksistaan: koulupolun aikana masennusoireet jäivät usein huomaamatta, eivätkä nuoret tulleet kuulluiksi. Tutkimus luo kuvaa siitä, miksi nuorten tuen tarpeet jäävät huomaamatta ja apua haetaan vasta varhaisaikuisuudessa.
Keski-Suomessa kehitetty tekoälymalli mahdollistaa nykyistä tehokkaamman suolistosyöpänäytteiden analysoinnin20.5.2026 14:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston informaatioteknologian tiedekunnan tutkijat onnistuivat tekoälyn avulla nopeuttamaan suolistosyöpänäytteiden analysointia ja ennustamaan solujen DNA:n virheenkorjausmekanismin toimintaa. Tutkijoiden kehittämän tekoälymallin analyysi voi lyhentää diagnoosiaikoja, tuoda kustannussäästöjä ja parantaa analyysin tarkkuutta. Tutkimus tehtiin yhteistyössä Keski-Suomen hyvinvointialueen kanssa ja se on Euroopan unionin osarahoittama.
Marjatta ja Eino Kollin säätiö vauhdittaa harvinaisten maametallien kestävää tutkimusta Jyväskylässä19.5.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Marjatta ja Eino Kollin säätiö ja Jyväskylän yliopiston kemian laitos käynnistävät merkittävän, nelivuotisen tutkimusyhteistyön harvinaisten maametallien parissa. Säätiön rahoittamassa, arvoltaan 400.000 euron Edistykselliset teknologiat harvinaisten maametallien tuotannossa -hankkeessa kehitetään uusia, ympäristöystävällisiä tapoja harvinaisten maametallien talteenottoon ja niiden erottamiseen toisistaan.
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