Porozumění nemoci motorických neuronů: Jak data a umělá inteligence otevírají cestu k novým léčebným postupům
Nemoc motorických neuronů (MND), jejíž nejběžnější formou je amyotrofická laterální skleróza (ALS), je stále jednou z nejnáročnějších biomedicínských výzev. Jedná se o devastující onemocnění, které způsobuje rychlé oslabení a úbytek svalů, a v současnosti neexistuje žádný lék. Postupně ničí nervy v mozku a míše, které se nazývají motorické neurony, což vede k degeneraci svalů používaných k polykání, dýchání a pohybu.
Pravděpodobnost rozvoje MND je asi 1 ku 300, a ačkoliv může postihnout jedince v jakémkoli věku, riziko diagnózy se zvyšuje s věkem. Nejvyšší výskyt MND je typicky pozorován ve věkové skupině 70–79 let, což je v souladu se širším výzkumem ukazujícím, že neurodegenerativní onemocnění často vznikají v důsledku kumulativních účinků procesů souvisejících se stárnutím, jako je buněčná senescence, mitochondriální dysfunkce a narušení proteostázy.
Na celém světě žije s MND přibližně třetina milionu lidí, z toho asi 5 000 ve Spojeném království. Každý z nich prožívá nemoc odlišně. Vědecká složitost onemocnění a nedostatek spolehlivých způsobů sledování progrese i nadále představují výzvy pro výzkumníky, což ztěžuje získání komplexního pochopení MND. Přes mnoho klinických studií potenciálních nových léčebných postupů přetrvávají vysoké míry selhání.
Rostoucí naděje díky datům a umělé inteligenci
Přes veškeré výzvy došlo v posledním desetiletí k významnému pokroku, a to díky neúnavné práci vědců a organizací po celém světě. K tomuto posunu přispěly i zvýšená spolupráce a fundraisingové aktivity, jako je například ALS Ice Bucket Challenge, které pomohly upozornit na MND. Vývoj v oblasti umělé inteligence (AI) a značná zlepšení v procesech sběru dat, například rozsáhlé genomické screeningy vedoucí k generování velkého množství dat souvisejících s MND, byly rovněž velmi významné.
Díky těmto společenským a technologickým pokrokům se vědcům podařilo lépe porozumět biologii a fenotypům MND. Klíčové je, že se začíná rozplétat složitá mapa všech událostí, které vedou k zániku motorických neuronů, včetně nesprávně složených proteinů a narušení buněčných procesů. Tento průlom, spolu s dalšími, vedl k vývoji léků, jako je riluzol a tofersen, u nichž bylo prokázáno, že u některých lidí s MND zpomalují progresi onemocnění.
Longitude Prize na ALS: Katalyzátor inovací
I přes tyto pokroky zůstává mnoho výzev. Data jsou nesmírně cenným nástrojem, avšak pro dosažení pokroku je nutné, aby velké objemy těchto dat byly dostupné na jednom místě, spíše než v současných roztříštěných datových souborech roztroušených po celém světě, z nichž každý má jedinečná omezení přístupu a formáty.
Právě zde vstupuje do hry Longitude Prize na ALS; nová mezinárodní soutěžní cena v hodnotě 7,5 milionu liber, jejímž cílem je motivovat a odměňovat špičkové přístupy založené na umělé inteligenci, které transformují objevování léků pro léčbu ALS.
Nejzajímavější částí této ceny je to, že odemyká přístup k jedné z největších a nejkomplexnějších sbírek dat o pacientech s ALS, která kdy byla shromážděna. Kromě dosavadního porozumění ALS máme nyní mnohem více dat – od genetických dat přes data z mozkového zobrazování až po klinická data – od lidí s MND z celého světa. Cena kombinuje tyto různé typy biologických informací v bezprecedentním měřítku a zpřístupňuje je inovátorům.
Potenciál umělé inteligence
Máme také slib umělé inteligence, která dokáže prozkoumat toto množství dat a urychlit objevování mnohem rychleji, než by dokázala jen lidská síla. Pro ilustraci rychlosti, s jakou to urychlí výzkum ALS: když byl poprvé sekvenován lidský genom, trvalo to 13 let. Pokroky v technologii sekvenování, vývoj AI a dostupná data znamenají, že tento úkol lze nyní provést během několika minut. Techniky, jako je strojové učení, neuronové sítě a multimodální integrace dat, jsou stále schopnější odhalovat skryté vzorce napříč genomickými, klinickými a zobrazovacími datovými sadami – potenciálně odhalující terapeutické cíle, které by byly neviditelné prostřednictvím konvenční analýzy.
Urychlení prvního kroku identifikace lékových cílů znamená, že se zrychlí i druhý krok, objev účinných léčebných postupů. Nalezení účinnějších léčebných postupů by bylo transformační pro ty, kteří žijí s ALS, a protože jsou všechna úzce propojena, potenciálně i pro jiná neurodegenerativní onemocnění. S tím, jak se dozvídáme stále více o ALS, chápeme její paralely s jinými neurodegenerativními onemocněními, zejména s frontotemporální demencí, Parkinsonovou a Alzheimerovou chorobou.
Spolupráce a budoucí plány
Ačkoliv se Cena zaměřuje konkrétně na ALS, motorický neuron je stejný, ať už patří osobě s ALS nebo Parkinsonovou chorobou. Pokud dokážete zastavit odumírání motorických neuronů u někoho s ALS, má to obrovské důsledky a použitelnost pro jiná neurodegenerativní onemocnění – příležitost je obrovská. Šířeji řečeno, tento výzkum může také přinést poznatky o základních mechanismech samotného stárnutí mozku, potenciálně identifikovat cíle, které chrání nervovou funkci a oddalují neurodegeneraci po celý život.
Žádná osoba nemůže tuto výzvu zvládnout sama; bude to vyžadovat mnoho skvělých mozků ze všech koutů světa, aby se skutečně dosáhlo významných výsledků. Proto v rámci Ceny organizace Challenge Works pomáhá inovátorům (jednotlivcům i organizacím) se silnými nápady a důvěryhodným zázemím spojit se s ostatními, kteří nabízejí doplňkové odborné znalosti, například výzkumníka ALS s výpočetním biologem. Tento kolaborativní přístup dále posune inovátory k úspěšnému konečnému cíli.
V rámci podpory těchto týmů v různých fázích udělí Cena v dubnu 2026 dvaceti týmům £100 000 „Discovery Awards“ k identifikaci nových, vysoce slibných terapeutických cílů. V květnu 2027 obdrží 10 z nich dalších £200 000 na vybudování důkazní základny pro jejich navrhované terapeutické cíle in-silico, s využitím výpočetních modelů k testování jejich výzkumu. V září 2028 obdrží pět týmů £500 000 na provedení validace nejvýše potenciálních identifikovaných cílů v mokré laboratoři k dalšímu testování jejich výzkumu.
Tento proces podpoří ty s největším potenciálem financováním, cennou výpočetní silou a expertním mentoringem, stejně jako přístupem k tomuto základnímu pokladu dat, aby položily základy úspěchu. Přijetím tohoto přístupu a podporou několika úspěšných řešení od různorodého spektra inovátorů udělí Cena jednomu vítěznému týmu 1 milion liber za nalezení cíle s nejsilnějšími důkazy o terapeutickém potenciálu – řešení dříve opomíjeného problému.
Longitude Prize na ALS, financovaná především organizací MND Association a navržená a realizovaná organizací Challenge Works s podporou Nesta, nabízí skutečnou naději komunitě MND. Zatímco poslední desetiletí se zaměřovalo na generování dat o nemoci, umělá inteligence nám nyní umožňuje zaměřit se na rychlý pokrok směrem k trvalým léčebným postupům, které skutečně něco změní.
Inovace jsou klíčové při snaze porozumět složitému problému. Klíčem je vytvářet příležitosti pro to, aby se skvělé nápady objevily, byly vyslyšeny a rozvíjely se. Právě to dělají soutěžní ceny tím, že zapojují co nejširší komunitu odborníků do řešení konkrétního problému.
S tímto inovativním, multidisciplinárním přístupem k řešení MND je půda pro pozitivní změny úrodná. Ale zatímco jsme na správné cestě k dobytí hory MND, pokrok stále není dostatečně rychlý. Longitude Prize na ALS si klade za cíl proměnit tuto cestu v dálnici a postavit svět na jasnou a přímou trajektorii k objevení léčby.
O Mikeu Rogersovi
Dr. Mike Rogers MBE se stal ředitelem výzkumu a inovací v Motor Neurone Disease Association v lednu 2025. Mike je zkušený profesionál v oblasti financování výzkumu a politiky a předtím pracoval v National Institute for Health and Care Research (NIHR) více než osm let, kde byl zodpovědný za rozvoj nového globálního programu financování aplikovaného zdravotnictví, NIHR RIGHT. Byl také vedoucím jejich společných financujících aktivit s Medical Research Council během pandemie Covid-19, za což mu bylo v roce 2021 uděleno MBE v rámci vyznamenání k narozeninám královny.
Dříve pracoval pro Ministerstvo zdravotnictví, Cancer Research UK a Pirbright Institute. Mike získal titul BSc (Hons) na Sheffield University a PhD na Kent University, obojí v mikrobiologii. Před opuštěním laboratoře prováděl postdoktorandskou práci v mikrobiologii na Queen Mary University of London, CABI Bioscience a Imperial College London.