Ein internationales Forschungsteam um Min Zhang und Dabao Zhang von der University of California, Irvine, hat mit Hilfe einer neuartigen KI-Plattform namens SIGNET die bislang umfassendsten Karten der genetischen Steuerung in Gehirnzellen bei Alzheimer erstellt. Im Gegensatz zu traditionellen Methoden, die nur korrelierende Genaktivitäten aufzeigen, identifiziert SIGNET echte Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Genen – ein entscheidender Fortschritt, um die molekularen Mechanismen der Krankheit zu entschlüsseln. Die Studie analysierte Einzelzell-Daten aus Gehirnproben von 272 Teilnehmern der langfristigen Studien „Religious Orders Study“ und „Rush Memory and Aging Project“. Durch die Kombination von Einzelzell-RNA-Sequenzierung und Ganzgenom-Sequenzierung konnte das Team kausale Genregulationsnetzwerke für sechs Hauptzelltypen im Gehirn erstellen. Besonders auffällig war die massive genetische Umstrukturierung in erregbaren Neuronen, wo fast 6.000 kausale Interaktionen entdeckt wurden – ein Zeichen für tiefgreifende Störungen im neuronalen Netzwerk, die mit Gedächtnisverlust und Gehirnabbau einhergehen. Zudem identifizierten die Forscher Hunderte sogenannter „Hub-Gene“, die zentrale regulatorische Funktionen übernehmen und potenzielle Zielstrukturen für zukünftige Therapien darstellen. Besonders interessant war die Entdeckung, dass das bekannte Alzheimer-Gen APP in hemmenden Neuronen starke kontrollierende Effekte auf andere Gene ausübt, was seine Rolle über die klassische Amyloid-Hypothese hinaus erweitert. Die Ergebnisse wurden in Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association veröffentlicht und mit unabhängigen Datensätzen validiert, was die Biologische Relevanz der gefundenen Netzwerke stärkt. Die Forschung wird durch Förderung des National Institute on Aging und des National Cancer Institute unterstützt. Die Entwicklung von SIGNET markiert einen Paradigmenwechsel in der neurodegenerativen Forschung: Statt nur Assoziationen zu beobachten, ermöglicht die Plattform nun die Identifizierung von Steuerungszentren im Genom, die direkt zur Krankheitsentwicklung beitragen. Experten sehen in diesem Ansatz eine Schlüsselinnovation, die nicht nur das Verständnis von Alzheimer revolutionieren, sondern auch auf andere komplexe Erkrankungen wie Krebs, Autoimmunerkrankungen oder psychische Störungen übertragbar ist. Die Identifikation von Hub-Genen und kausalen Netzwerken eröffnet neue Wege für frühe Diagnosen und gezielte Therapien, die nicht mehr nur Symptome, sondern die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen adressieren. Die Universität von Kalifornien, Irvine, gilt als führendes Zentrum für Populationsgesundheitsforschung, und die Arbeit unterstreicht die wachsende Bedeutung von KI-gestützten Ansätzen in der Biomedizin.