Вештачка интелигенција ствара молекуларне „ракете“ за циљање ћелија рака

Персонализовано лечење рака достиже нови ниво, јер су истраживачи развили платформу вештачке интелигенције која сада може да прилагоди протеинске компоненте и „наоружа“ имунолошке ћелије пацијента за борбу против рака.

Нова метода описана у часопису „Science“ први пут показује да је могуће дизајнирати протеине на рачунару који могу преусмерити имуне ћелије да убијају ћелије рака користећи pMHC молекуле.

Ово радикално смањује време потребно за проналажење ефикасних молекула за терапију рака – са неколико година на неколико недеља.

„У суштини стварамо нови пар очију за имуни систем. Тренутни персонализовани третмани рака заснивају се на проналажењу такозваних Т-ћелијских рецептора у имуном систему пацијента или донора који се могу користити у терапији. Ово је веома дуг и сложен процес. Наша платформа дизајнира молекуларне кључеве за препознавање ћелија рака користећи вештачку интелигенцију, и то чини невероватном брзином, омогућавајући да се кандидатски молекул развије за само 4-6 недеља“, објашњава Тимоти П. Џенкинс, ванредни професор на Техничком универзитету Данске (ДТУ) и последњи аутор студије.

Циљане ракете против рака

Платформа вештачке интелигенције, коју су заједнички развили стручњаци са ДТУ и истраживачког института Скрипс (САД), решава један од кључних проблема у области имунотерапије: стварање циљаних метода за лечење тумора без оштећења здравог ткива.

Типично, Т ћелије природно препознају ћелије рака реагујући на специфичне пептиде приказане на површини ћелије помоћу pMHC молекула. Превођење овог знања у терапију је спор и тежак процес, посебно зато што разноликост индивидуалних Т ћелијских рецептора спречава развој универзалних, персонализованих третмана.

Јачање имуног система тела

У студији, научници су тестирали ефикасност платформе на познатој мети, NY-ESO-1, која је присутна у различитим врстама рака. Тим је успешно направио мини-везивач који се чврсто везује за NY-ESO-1 pMHC молекуле.

Када је овај протеин убачен у Т ћелије, створио је нову ћелијску конструкцију коју су истраживачи назвали IMPAC-Т ћелије. Ове ћелије су ефикасно усмеравале Т ћелије да убијају ћелије рака у лабораторијским експериментима.

„Било је невероватно узбудљиво видети како мини-везујући протеини, у потпуности дизајнирани на рачунару, раде тако ефикасно у лабораторији“, каже постдокторант Кристофер Хаурум Јохансен, коаутор студије и истраживач на ДТУ.

Научници су такође користили платформу за инжењеринг протеина како би циљали мету рака идентификовану код пацијента са метастатским меланомом и успешно су створили активна једињења за ову сврху, доказујући да се метода може применити на нове појединачне мете рака.

Виртуелна безбедносна провера

Кључни елемент иновације био је креирање виртуелног теста безбедности. Научници су користили вештачку интелигенцију да би скринирали мини-везиваче које су креирали, упоређујући их са pMHC молекулима присутним на здравим ћелијама. Ово им је омогућило да филтрирају потенцијално опасне молекуле пре него што експерименти почну.

„Прецизност у лечењу рака је кључна. Предвиђањем и елиминисањем унакрсних реакција већ у фази пројектовања, успели смо да смањимо ризике и повећамо вероватноћу стварања безбедне и ефикасне терапије“, објашњава професор ДТУ и коаутор студије Сине Рекер Хадруп.

Лечење - после пет година

Џенкинс процењује да ће бити потребно до пет година да се спроведу прва клиничка испитивања на људима. Када се једном имплементира, метода ће подсећати на постојеће методе које користе генетски модификоване Т ћелије, назване CAR-T терапија, које се користе за лечење лимфома и леукемије.

Прво се пацијенту узима крв, као и код нормалног теста. Из ове крви се имуне ћелије екстрахују и модификују у лабораторији убризгавањем мини-везивача дизајнираних помоћу вештачке интелигенције. Појачане имуне ћелије се затим враћају пацијенту и делују као вођени пројектили, прецизно проналазећи и уништавајући ћелије рака у телу.