AI-driven Glycobiology in Health and Disease
- Reference number
- FFL24-0154
- Project leader
- Bojar, Daniel
- Start and end dates
- 250801-300731
- Amount granted
- 15 000 000 SEK
- Administrative organization
- Göteborg University
- Research area
- Life Sciences
Summary
Glycans or complex carbohydrates are the most diverse class of molecules in organisms. Their abundance often changes characteristically during disease and glycans regulate the function of most proteins and biological processes. Yet, due to this diversity/complexity, we lack data-driven approaches to analyze glycan-related data and understand/predict glycan function, hampering use of glycans in biotechnological, diagnostic, and therapeutic applications. This project will give rise to AI-driven glycobiology as a foundation to leverage the predictive and functional potential of glycans. We will showcase this with concrete advances in fundamental & translational applications. This will be achieved via these aims: 1) Discovering glycan biomarkers with AI-driven structural glycomics 2) Leveraging the anti-pathogen potential of new milk glycans 3) AI-based designer lectins as diagnostics and therapeutics Via high-resolution/high-throughput glycomics, advanced data science and AI, cytokine assays, chemoproteomics, and protein design, we will deliver i) new methods/algorithms for glycan analysis, ii) glycan biomarkers from minimally invasive samples such as saliva, iii) functional glycans from breast milk, iv) de novo lectins with desired binding specificity as reagents and therapeutics. Overall, this project will provide the theoretical & practical framework to usher in AI-driven glycobiology, and demonstrate its utility for discovering new knowledge and biomedical approaches.
Popular science description
Glykaner, även kända som komplexa kolhydrater, är komponenter i varje levande organism och spelar viktiga roller i många biologiska processer. Föreställ dig dem som intrikata sockerstrukturer som kan förändras avsevärt under sjukdomar som cancer, vilket påverkar hur celler beter sig och kommunicerar. På grund av deras komplexa natur har forskare haft svårt att fullständigt förstå och använda dem i medicinska tillämpningar. Detta projekt syftar till att revolutionera hur vi studerar och använder glykaner genom kraften från artificiell intelligens (AI). Genom att kombinera avancerade AI-tekniker med banbrytande biologisk forskning, strävar vi efter att avslöja glykanernas hemligheter och utnyttja deras potential för att diagnostisera och behandla sjukdomar mer effektivt. Våra mål är tredelade: Identifiera sjukdomsmarkörer: Vi utvecklar AI-verktyg för att upptäcka specifika glykanstrukturer som framträder när sjukdomar börjar. Detta kan leda till tidigare och mer exakta diagnoser, eftersom dessa markörer kan upptäckas innan traditionella symtom visar sig. Bekämpa patogener: Vi utforskar de naturliga egenskaperna hos glykaner som finns i bröstmjölk och som hjälper till att skydda spädbarn från infektioner. Genom att förstå dessa egenskaper skulle vi kunna utveckla nya sätt att stärka immunförsvaret och bekämpa patogener. Skapa anpassade terapier: Vi använder AI för att designa speciella proteiner som kan rikta sig mot skadliga glykaner. Dessa designerproteiner kan användas som precisionsbehandlingar och erbjuda mer effektiva behandlingsalternativ från ett nytt perspektiv. Genom en kombination av högteknologisk glykananalys och innovativa experiment kommer denna forskning att utveckla nya metoder och verktyg som kan omvandla hur vi diagnostiserar och behandlar sjukdomar. Våra fynd kan också leda till skapandet av nya biotekniska produkter och terapier, förbättra hälsoutfall och bidra till medicinska framsteg. Sammanfattningsvis syftar detta projekt inte bara till att fördjupa vår förståelse för glykaner utan också att skapa praktiska tillämpningar som kan göra verklig skillnad inom hälsovården. Genom att överbrygga klyftan mellan komplex glykobiologi och praktisk medicinsk användning banar vi väg för framtida genombrott som kan förbättra livet för människor runt om i världen. Detta initiativ exemplifierar potentialen att kombinera olika vetenskapliga discipliner för att ta itu med några av de mest akuta utmaningarna inom medicinen idag.