Изкуственият интелект създава молекулярни „ракети“, насочени към раковите клетки

Персонализираното лечение на рак достига ново ниво, тъй като изследователи са разработили платформа с изкуствен интелект, която вече може да персонализира протеиновите компоненти и да „въоръжи“ имунните клетки на пациента за борба с рака.

Нов метод, описан в списание Science, демонстрира за първи път, че е възможно да се проектират протеини на компютър, които могат да пренасочат имунните клетки, за да убиват раковите клетки, използвайки pMHC молекули.

Това драстично намалява времето, необходимо за намиране на ефективни молекули за лечение на рак – от няколко години до няколко седмици.

„По същество създаваме нов чифт очи за имунната система. Настоящите персонализирани лечения за рак се основават на намирането на така наречените Т-клетъчни рецептори в имунната система на пациента или донора, които могат да се използват в терапията. Това е много дълъг и сложен процес. Нашата платформа проектира молекулярни ключове за разпознаване на ракови клетки с помощта на изкуствен интелект и го прави с невероятна скорост, позволявайки разработването на кандидат-молекула само за 4-6 седмици“, обяснява Тимъти П. Дженкинс, доцент в Техническия университет на Дания (DTU) и последният автор на изследването.

Целенасочени ракети срещу рака

Платформата с изкуствен интелект, разработена съвместно от специалисти от DTU и Scripps Research Institute (САЩ), решава един от ключовите проблеми в областта на имунотерапията: създаването на таргетни методи за лечение на тумори без увреждане на здравите тъкани.

Обикновено Т-клетките естествено разпознават раковите клетки, като реагират на специфични пептиди, показани на клетъчната повърхност от pMHC молекули. Превръщането на това знание в терапия е бавен и труден процес, особено защото разнообразието от индивидуални Т-клетъчни рецептори пречи на разработването на универсални, персонализирани лечения.

Укрепване на имунната система на организма

В проучването учените са тествали ефективността на платформата върху известна мишена, NY-ESO-1, която присъства в различни видове рак. Екипът успешно е разработил мини-свързващо вещество, което се свързва здраво с pMHC молекулите на NY-ESO-1.

Когато този протеин е вмъкнат в Т-клетките, той създава нова клетъчна конструкция, която изследователите наричат IMPAC-Т клетки. Тези клетки ефективно насочват Т-клетките да убиват раковите клетки в лабораторни експерименти.

„Беше невероятно вълнуващо да видим как мини-свързващите протеини, проектирани изцяло на компютър, работят толкова ефективно в лабораторията“, казва постдокторантът Кристофър Хаурум Йохансен, съавтор на изследването и изследовател в DTU.

Учените също така използваха платформата, за да проектират протеини, насочени към ракова цел, идентифицирана при пациент с метастатичен меланом, и успешно създадоха активни съединения и за тази цел, доказвайки, че методът може да се приложи към нови индивидуални ракови цели.

Виртуална проверка за сигурност

Ключовият елемент на иновацията беше създаването на виртуален тест за безопасност. Учените използваха изкуствен интелект, за да скринират създадените от тях мини-свързващи вещества, сравнявайки ги с pMHC молекули, присъстващи в здрави клетки. Това им позволи да филтрират потенциално опасни молекули преди началото на експериментите.

„Прецизността при лечението на рака е от решаващо значение. Чрез предвиждане и елиминиране на кръстосани реакции още на етапа на проектиране, успяхме да намалим рисковете и да увеличим вероятността за създаване на безопасна и ефективна терапия“, обяснява професорът от DTU и съавтор на изследването Сине Рекер Хадруп.

Лечение - след пет години

Дженкинс изчислява, че ще отнеме до пет години, за да се проведат първите клинични изпитвания върху хора. След като бъде внедрен, методът ще наподобява съществуващите методи, които използват генетично модифицирани Т-клетки, наречени CAR-T терапия, използвани за лечение на лимфом и левкемия.

Първо, от пациента се взема кръв, както при нормален тест. От тази кръв имунните клетки се извличат и модифицират в лабораторията, като им се инжектират мини-свързващи вещества, разработени от изкуствен интелект. След това подобрените имунни клетки се връщат на пациента и действат като насочвани снаряди, като прецизно намират и унищожават раковите клетки в тялото.