Dirbtinis intelektas sukuria molekulines „raketas“, skirtas vėžio ląstelėms naikinti

Asmeninis vėžio gydymas pasiekia naują lygį, nes tyrėjai sukūrė dirbtinio intelekto platformą, kuri dabar gali pritaikyti baltymų komponentus ir „apginkluoti“ paciento imunines ląsteles kovai su vėžiu.

Žurnale „Science“ aprašytas naujas metodas pirmą kartą parodo, kad kompiuteriu galima sukurti baltymus, kurie, naudojant pMHC molekules, gali nukreipti imunines ląsteles naikinti vėžio ląsteles.

Tai radikaliai sutrumpina laiką, reikalingą veiksmingoms vėžio terapijai skirtos molekulėms rasti – nuo kelerių metų iki kelių savaičių.

„Iš esmės kuriame naują imuninės sistemos akių porą. Dabartiniai individualizuoti vėžio gydymo metodai yra pagrįsti vadinamųjų T ląstelių receptorių, kuriuos galima panaudoti terapijoje, paieška paciento ar donoro imuninėje sistemoje. Tai labai ilgas ir sudėtingas procesas. Mūsų platforma kuria molekulinius raktus vėžio ląstelėms atpažinti naudojant dirbtinį intelektą ir tai daro neįtikėtinu greičiu, todėl kandidatė molekulė gali būti sukurta vos per 4–6 savaites“, – aiškina Timothy P. Jenkinsas, Danijos technikos universiteto (DTU) docentas ir paskutinis tyrimo autorius.

Tikslinės raketos prieš vėžį

Dirbtinio intelekto platforma, kurią kartu sukūrė DTU ir Scripps tyrimų instituto (JAV) specialistai, išsprendžia vieną iš pagrindinių imunoterapijos srities problemų: sukurti tikslinius navikų gydymo metodus nepažeidžiant sveikų audinių.

Paprastai T ląstelės natūraliai atpažįsta vėžio ląsteles reaguodamos į specifinius peptidus, kuriuos ląstelės paviršiuje rodo pMHC molekulės. Šių žinių pritaikymas terapijoje yra lėtas ir sudėtingas procesas, ypač dėl to, kad individuali T ląstelių receptorių įvairovė neleidžia sukurti universalių, individualizuotų gydymo būdų.

Kūno imuninės sistemos stiprinimas

Tyrime mokslininkai išbandė platformos veiksmingumą su žinomu taikiniu – NY-ESO-1, kuris yra įvairių tipų vėžyje. Komanda sėkmingai sukūrė mini rišiklį, kuris tvirtai prisijungia prie NY-ESO-1 pMHC molekulių.

Kai šis baltymas buvo įterptas į T ląsteles, jis sukūrė naują ląstelių konstrukciją, kurią tyrėjai pavadino IMPAC-T ląstelėmis. Šios ląstelės laboratorinių eksperimentų metu efektyviai nukreipė T ląsteles naikinti vėžio ląsteles.

„Buvo nepaprastai įdomu pamatyti, kaip mini jungiamieji baltymai, sukurti tik kompiuteriu, taip efektyviai veikia laboratorijoje“, – sako tyrimo bendraautoris ir DTU tyrėjas Christofferis Haurumas Johansenas.

Mokslininkai taip pat panaudojo platformą baltymų inžinerijai, kad būtų nukreiptas į vėžio taikinį, nustatytą pacientui, sergančiam metastazine melanoma, ir sėkmingai sukūrė aktyvius junginius šiam tikslui, įrodydami, kad metodas gali būti taikomas naujiems individualiems vėžio taikiniams.

Virtuali saugumo patikra

Svarbiausias inovacijos elementas buvo virtualaus saugumo testo sukūrimas. Mokslininkai naudojo dirbtinį intelektą, kad patikrintų savo sukurtus mini rišiklius, palygindami juos su sveikose ląstelėse esančiomis pMHC molekulėmis. Tai leido jiems filtruoti potencialiai pavojingas molekules prieš pradedant eksperimentus.

„Tikslumas gydant vėžį yra labai svarbus. Numatydami ir pašalindami kryžmines reakcijas jau projektavimo etape, galėjome sumažinti riziką ir padidinti tikimybę sukurti saugią ir veiksmingą terapiją“, – aiškina DTU profesorius ir tyrimo bendraautoris Sine Reker Hadrup.

Gydymas – po penkerių metų

Jenkinsas apskaičiavo, kad pirmiesiems klinikiniams tyrimams su žmonėmis atlikti prireiks iki penkerių metų. Įdiegus metodą, jis primins jau esamus metodus, kuriuose naudojamos genetiškai modifikuotos T ląstelės, vadinamos CAR-T terapija, ir kurie naudojami limfomai bei leukemijai gydyti.

Pirmiausia, kaip ir atliekant įprastą tyrimą, iš paciento paimamas kraujas. Iš šio kraujo laboratorijoje išskiriamos ir modifikuojamos imuninės ląstelės, į jas suleidžiant dirbtinio intelekto sukurtus mini rišiklius. Patobulintos imuninės ląstelės grąžinamos pacientui ir veikia kaip valdomos raketos, tiksliai surasdamos ir sunaikindamos vėžio ląsteles organizme.