Российские ученые создали абсолютно новый метод мониторинга здоровья

Это позволяет моделировать новые лекарства с применением малых молекул. Однако российские учёные решили проверить точность таких предсказаний, особенно для молекул, которые могут изменять свой заряд в зависимости от кислотности среды.

«Чтобы создать новое лекарство, учёным нужно понять, как молекула будущего препарата свяжется с белком в организме», — рассказал «МК» один из авторов исследования, заведующий лабораторией структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ Иван Гущин. Современные нейросети обещают решать эту задачу быстро — за несколько часов или даже минут.

Но есть проблема: искусственный интеллект не учитывает электрический заряд молекул. Многие вещества в живых организмах могут менять свой заряд в зависимости от среды: быть нейтральными, заряженными положительно или отрицательно.

От этого зависит, будет ли лекарство действовать на нужную мишень. Тесты показали, что даже для хорошо изученных простейших молекул нейросети дают несогласованные результаты.

Учёные протестировали четыре популярных модели: AlphaFold 3, Boltz-2, Chai-1 и Protenix-v1. В качестве тестовых объектов взяли метиламин — производное от аммиака, которое применяется в производстве лекарственных средств, включая антидепрессанты, анальгетики и противовоспалительные препараты, а также уксусную кислоту.

Оказалось, что нейросети анализируют эти молекулы, не учитывая их заряд. Особое беспокойство у авторов работы вызвала геометрия предсказанных структур.

Длины химических связей в молекулах оказались систематически короче реально возможных, вплоть до абсурдных значений. Например, одна из программ «сжимала» связь до 0,0075 нанометра, хотя даже по самым скромным меркам она должна быть минимум в десять раз длиннее.

Это говорит о том, что нейросеть не до конца понимает элементарную химию и может генерировать молекулы с физически невозможной геометрией. Ни один из четырёх популярных методов явно не выделился по качеству предсказаний, добавил Иван Гущин.

Полученные от таких моделей результаты следует интерпретировать с осторожностью и стремиться улучшать их алгоритмы. При обучении нейросетей нужно учитывать, что молекулы могут менять свой заряд.

В течение девяти лет специалисты наблюдали за более чем 8 тысячами жителей Австралии в возрасте от 40 до 64 лет. Они анализировали риск развития хронических заболеваний у тех, кто регулярно выполнял только аэробные упражнения, только силовые тренировки или совмещал оба вида физической активности.

Выяснилось, что наиболее выраженный защитный эффект наблюдался у тех, кто сочетал кардио и силовые нагрузки. У участников, которые следовали рекомендациям по обоим видам активности, риск развития сахарного диабета 2 типа оказался ниже на 50 процентов, гипертонии — на 24 процента, а некоторых видов рака — на 23 процента по сравнению с людьми, которые практически не занимались спортом.

При этом учёные подчёркивают, что польза силовых упражнений выходит за рамки эффектов, которые обеспечивают одни лишь аэробные нагрузки. В рекомендациях по здоровому образу жизни обычно основной акцент делается на кардиотренировках, однако силовые упражнения не менее важны.

К ним относятся занятия с отягощениями, эспандерами или упражнения с собственным весом, например, приседания, отжимания и выпады.

Учёные изучили данные более 260 тысяч человек, за которыми наблюдали около 20 лет. Они сравнили, насколько хорошо ИМТ, окружность талии и соотношение талии к бёдрам предсказывают риск инфаркта, инсульта, сердечной недостаточности, фибрилляции предсердий и смерти от сердечно-сосудистых причин.

Оказалось, что у многих людей с нормальным ИМТ было опасное накопление жира в области живота, которое связано с повышенным риском заболеваний сердца. Например, среди людей с нормальным весом по ИМТ около 18 процентов имели повышенное соотношение талии к бёдрам.

У таких участников риск большинства сердечно-сосудистых заболеваний оказался на 15–50 процентов выше по сравнению с людьми, у которых жир не концентрировался в области живота. В то же время некоторые участники с ожирением по ИМТ, но без выраженного абдоминального ожирения, не демонстрировали более высокого риска по большинству изученных показателей.

Авторы исследования подчёркивают, что одного лишь расчёта ИМТ недостаточно для оценки здоровья. Висцеральный жир, который окружает внутренние органы брюшной полости, представляет наибольшую опасность, так как способствует хроническому воспалению, развитию диабета и болезней сердца.

Это может проявляться ещё до возникновения первых проблем с памятью. Для анализа использовались данные о сне более чем 500 здоровых добровольцев.

На основе генетической информации для каждого участника был рассчитан полигенный риск развития болезни Альцгеймера. Оказалось, что у людей в возрасте от 50 до 69 лет более высокий генетический риск был связан с более частыми ночными микропробуждениями.

Это короткие эпизоды активации мозга, которые обычно не будят человека полностью, но нарушают структуру сна. У молодых участников такой связи обнаружено не было.

Авторы исследования также изучили голубое пятно — небольшую область ствола мозга размером с рисовое зерно. Эта структура участвует в регуляции сна и бодрствования.

Именно в этом участке одними из первых при болезни Альцгеймера начинают накапливаться патологические белки. Учёные считают, что нарушения сна могут быть связаны с ранними изменениями в работе этой структуры задолго до появления клинических симптомов.

Исследователи подчёркивают, что пока речь идёт лишь о статистической связи, а не о способе диагностики заболевания. Однако в будущем анализ сна может стать простым и доступным инструментом для выявления людей с повышенным риском болезни Альцгеймера.

Ранее учёные выяснили, что ограничение потребления сахара в первые 1000 дней жизни снижает риск развития болезни Альцгеймера.