Mesterséges intelligencia molekuláris „rakéták” létrehozásával célozzák meg a rákos sejteket

A személyre szabott rákkezelés új szintre emelkedik, mivel a kutatók kifejlesztettek egy mesterséges intelligencia platformot, amely mostantól képes testreszabni a fehérje-összetevőket, és „felfegyverezni” a beteg immunsejtjeit a rák elleni küzdelemre.

A Science folyóiratban leírt új módszer elsőként bizonyítja, hogy lehetséges olyan fehérjéket tervezni számítógépen, amelyek pMHC molekulák segítségével képesek átirányítani az immunsejteket a rákos sejtek elpusztítására.

Ez radikálisan csökkenti a rákterápiához hatékony molekulák megtalálásához szükséges időt – több évről több hétre.

„Lényegében egy új szemet hozunk létre az immunrendszer számára. A jelenlegi személyre szabott rákkezelések az úgynevezett T-sejt receptorok megtalálásán alapulnak a beteg vagy a donor immunrendszerében, amelyek terápiában alkalmazhatók. Ez egy nagyon hosszú és összetett folyamat. Platformunk molekuláris kulcsokat tervez a rákos sejtek felismerésére mesterséges intelligencia segítségével, és ezt hihetetlen sebességgel teszi, lehetővé téve egy jelölt molekula mindössze 4-6 hét alatti kifejlesztését” – magyarázza Timothy P. Jenkins, a Dán Műszaki Egyetem (DTU) docense és a tanulmány utolsó szerzője.

Célzott rakéták a rák ellen

A DTU és az amerikai Scripps Kutatóintézet szakemberei által közösen kifejlesztett mesterséges intelligencia platform az immunterápia egyik kulcsfontosságú problémáját oldja meg: célzott módszereket hoz létre a daganatok kezelésére az egészséges szövetek károsítása nélkül.

A T-sejtek jellemzően természetes módon ismerik fel a rákos sejteket, a pMHC molekulák által a sejtfelszínen megjelenített specifikus peptidekre reagálva. Ennek a tudásnak a terápiába való átültetése lassú és nehéz folyamat, különösen azért, mert az egyéni T-sejt receptorok sokfélesége megakadályozza az univerzális, személyre szabott kezelések kifejlesztését.

A szervezet immunrendszerének erősítése

A tanulmányban a tudósok a platform hatékonyságát egy ismert célponton, az NY-ESO-1-en tesztelték, amely különféle rákos megbetegedésekben van jelen. A csapat sikeresen kifejlesztett egy mini-kötőanyagot, amely szorosan kötődött az NY-ESO-1 pMHC molekuláihoz.

Amikor ezt a fehérjét T-sejtekbe építették be, egy új sejtszerkezet jött létre, amelyet a kutatók IMPAC-T-sejteknek neveztek el. Ezek a sejtek hatékonyan irányították a T-sejteket a rákos sejtek elpusztítására laboratóriumi kísérletekben.

„Hihetetlenül izgalmas volt látni, hogy a teljes egészében számítógépen tervezett mini-kötőfehérjék milyen hatékonyan működnek a laboratóriumban” – mondja Christoffer Haurum Johansen posztdoktor, a tanulmány társszerzője és a DTU kutatója.

A tudósok a platformot arra is használták, hogy fehérjéket tervezzenek egy áttétes melanomában szenvedő betegben azonosított rákos célpont megcélzására, és sikeresen létrehoztak erre a célra aktív vegyületeket is, bizonyítva, hogy a módszer új, egyedi rákos célpontokra is alkalmazható.

Virtuális biztonsági ellenőrzés

Az innováció kulcseleme egy virtuális biztonsági teszt létrehozása volt. A tudósok mesterséges intelligenciát használtak az általuk létrehozott mini-kötőanyagok szűrésére, összehasonlítva azokat az egészséges sejtekben található pMHC molekulákkal. Ez lehetővé tette számukra, hogy a kísérletek megkezdése előtt kiszűrjék a potenciálisan veszélyes molekulákat.

„A rákkezelésben a pontosság kulcsfontosságú. Azzal, hogy már a tervezési szakaszban előre jeleztük és kiküszöböltük a keresztreakciókat, csökkenteni tudtuk a kockázatokat és növelni a biztonságos és hatékony terápia létrehozásának valószínűségét” – magyarázza Sine Reker Hadrup, a DTU professzora és a tanulmány társszerzője.

Kezelés - öt év után

Jenkins becslése szerint az első emberi klinikai vizsgálatok elvégzése akár öt évig is eltarthat. A módszer bevezetése után hasonlítani fog a genetikailag módosított T-sejteket alkalmazó, CAR-T terápiának nevezett meglévő módszerekre, amelyeket limfóma és leukémia kezelésére alkalmaznak.

Először vért vesznek a betegtől, mint egy normál teszt során. Ebből a vérből immunsejteket vonnak ki és módosítanak a laboratóriumban mesterséges intelligencia által tervezett mini-kötőanyagok injekciójával. A módosított immunsejteket ezután visszajuttatják a beteg szervezetébe, és irányított rakétaként működve pontosan megtalálják és elpusztítják a rákos sejteket a szervezetben.