Inteligența artificială creează „rachete” moleculare pentru a viza celulele canceroase

Tratamentul personalizat pentru cancer atinge un nou nivel, deoarece cercetătorii au dezvoltat o platformă de inteligență artificială care poate acum personaliza componentele proteice și „înarma” celulele imune ale unui pacient pentru a lupta împotriva cancerului.

O nouă metodă descrisă în revista Science demonstrează pentru prima dată că este posibil să se proiecteze proteine pe un computer care pot redirecționa celulele imune pentru a distruge celulele canceroase folosind molecule pMHC.

Acest lucru reduce radical timpul necesar pentru a găsi molecule eficiente pentru terapia cancerului – de la câțiva ani la câteva săptămâni.

„Practic, creăm o nouă pereche de ochi pentru sistemul imunitar. Tratamentele personalizate actuale pentru cancer se bazează pe găsirea așa-numiților receptori ai celulelor T în sistemul imunitar al pacientului sau al donatorului, care pot fi utilizați în terapie. Acesta este un proces foarte lung și complex. Platforma noastră proiectează chei moleculare pentru recunoașterea celulelor canceroase folosind inteligența artificială și o face cu o viteză incredibilă, permițând dezvoltarea unei molecule candidate în doar 4-6 săptămâni”, explică Timothy P. Jenkins, profesor asociat la Universitatea Tehnică din Danemarca (DTU) și ultimul autor al studiului.

Rachete țintite împotriva cancerului

Platforma de inteligență artificială, dezvoltată în comun de specialiști de la DTU și Institutul de Cercetare Scripps (SUA), rezolvă una dintre problemele cheie din domeniul imunoterapiei: crearea de metode specifice pentru tratarea tumorilor fără a deteriora țesutul sănătos.

De obicei, celulele T recunosc în mod natural celulele canceroase prin reacția la peptide specifice afișate pe suprafața celulei de către moleculele pMHC. Transpunerea acestor cunoștințe în terapie este un proces lent și dificil, mai ales pentru că diversitatea receptorilor individuali ai celulelor T împiedică dezvoltarea unor tratamente universale, personalizate.

Consolidarea sistemului imunitar al organismului

În cadrul studiului, oamenii de știință au testat eficacitatea platformei asupra unei ținte cunoscute, NY-ESO-1, care este prezentă în diferite tipuri de cancer. Echipa a conceput cu succes un mini-ligand care se leagă strâns de moleculele pMHC NY-ESO-1.

Când această proteină a fost introdusă în celulele T, a creat o nouă construcție celulară pe care cercetătorii au numit-o celule IMPAC-T. Aceste celule au direcționat eficient celulele T pentru a ucide celulele canceroase în experimente de laborator.

„A fost incredibil de interesant să vedem cum mini-proteinele de legare, proiectate în întregime pe computer, funcționează atât de eficient în laborator”, spune postdoctorandul Christoffer Haurum Johansen, coautor al studiului și cercetător la DTU.

Oamenii de știință au folosit, de asemenea, platforma pentru a proiecta proteine care să vizeze o țintă canceroasă identificată la un pacient cu melanom metastatic și au creat cu succes compuși activi și în acest scop, dovedind că metoda poate fi aplicată la noi ținte individuale de cancer.

Verificare virtuală de securitate

Elementul cheie al inovației a fost crearea unui test virtual de siguranță. Oamenii de știință au folosit inteligența artificială pentru a analiza mini-liganții pe care i-au creat, comparându-i cu moleculele pMHC prezente pe celulele sănătoase. Acest lucru le-a permis să filtreze moleculele potențial periculoase înainte de începerea experimentelor.

„Precizia în tratamentul cancerului este crucială. Prin prezicerea și eliminarea reacțiilor încrucișate încă din etapa de proiectare, am reușit să reducem riscurile și să creștem probabilitatea creării unei terapii sigure și eficiente”, explică Sine Reker Hadrup, profesor la DTU și coautor al studiului.

Tratament - după cinci ani

Jenkins estimează că va dura până la cinci ani pentru a efectua primele studii clinice pe oameni. Odată implementată, metoda se va asemăna cu metodele existente care utilizează celule T modificate genetic, numite terapie CAR-T, utilizate pentru tratarea limfomului și leucemiei.

Mai întâi, se recoltează sânge de la pacient, ca în cazul unui test normal. Din acest sânge, celulele imune sunt extrase și modificate în laborator prin injectarea cu mini-lianți concepuți de inteligență artificială. Celulele imune îmbunătățite sunt apoi returnate pacientului și acționează ca niște rachete ghidate, găsind și distrugând cu precizie celulele canceroase din organism.