Umelá inteligencia vytvára molekulárne „strely“ zamerané na rakovinové bunky

Personalizovaná liečba rakoviny dosahuje novú úroveň, keďže výskumníci vyvinuli platformu umelej inteligencie, ktorá teraz dokáže prispôsobiť proteínové zložky a „vyzbrojiť“ imunitné bunky pacienta na boj proti rakovine.

Nová metóda opísaná v časopise Science po prvýkrát demonštruje, že je možné navrhnúť proteíny na počítači, ktoré dokážu presmerovať imunitné bunky na ničenie rakovinových buniek pomocou molekúl pMHC.

To radikálne skracuje čas potrebný na nájdenie účinných molekúl na liečbu rakoviny – z niekoľkých rokov na niekoľko týždňov.

„V podstate vytvárame nový pár očí pre imunitný systém. Súčasné personalizované liečby rakoviny sú založené na hľadaní takzvaných T-bunkových receptorov v imunitnom systéme pacienta alebo darcu, ktoré možno použiť v terapii. Je to veľmi dlhý a zložitý proces. Naša platforma navrhuje molekulárne kľúče na rozpoznávanie rakovinových buniek pomocou umelej inteligencie a robí to neuveriteľnou rýchlosťou, čo umožňuje vyvinúť kandidátsku molekulu už za 4 – 6 týždňov,“ vysvetľuje Timothy P. Jenkins, docent na Technickej univerzite v Dánsku (DTU) a posledný autor štúdie.

Cielené strely proti rakovine

Platforma umelej inteligencie, ktorú spoločne vyvinuli špecialisti z DTU a Scripps Research Institute (USA), rieši jeden z kľúčových problémov v oblasti imunoterapie: vytváranie cielených metód liečby nádorov bez poškodenia zdravého tkaniva.

T-bunky typicky prirodzene rozpoznávajú rakovinové bunky reakciou na špecifické peptidy zobrazené na povrchu bunky molekulami pMHC. Prenesenie týchto poznatkov do terapie je pomalý a náročný proces, najmä preto, že rozmanitosť individuálnych receptorov T-buniek bráni vývoju univerzálnych, personalizovaných liečebných postupov.

Posilnenie imunitného systému tela

V štúdii vedci testovali účinnosť platformy na známom cieli, NY-ESO-1, ktorý je prítomný v rôznych typoch rakoviny. Tímu sa úspešne podarilo vytvoriť miniväzbové činidlo, ktoré sa pevne viaže na molekuly pMHC NY-ESO-1.

Keď bol tento proteín vložený do T buniek, vytvoril novú bunkovú konštrukciu, ktorú výskumníci nazvali IMPAC-T bunky. Tieto bunky v laboratórnych experimentoch účinne riadili T bunky, aby ničili rakovinové bunky.

„Bolo neuveriteľne vzrušujúce vidieť, ako mini-väzbové proteíny, navrhnuté výlučne na počítači, fungujú v laboratóriu tak efektívne,“ hovorí postdoktorand Christoffer Haurum Johansen, spoluautor štúdie a výskumník na DTU.

Vedci tiež použili platformu na vytvorenie proteínov zameraných na cieľ rakoviny identifikovaný u pacienta s metastatickým melanómom a úspešne vytvorili aktívne zlúčeniny aj na tento účel, čím dokázali, že metóda sa dá aplikovať na nové individuálne ciele rakoviny.

Virtuálna bezpečnostná kontrola

Kľúčovým prvkom inovácie bolo vytvorenie virtuálneho bezpečnostného testu. Vedci použili umelú inteligenciu na skríning miniväzieb, ktoré vytvorili, a porovnali ich s molekulami pMHC prítomnými na zdravých bunkách. To im umožnilo odfiltrovať potenciálne nebezpečné molekuly ešte pred začiatkom experimentov.

„Presnosť v liečbe rakoviny je kľúčová. Predvídaním a elimináciou krížových reakcií už vo fáze návrhu sme dokázali znížiť riziká a zvýšiť pravdepodobnosť vytvorenia bezpečnej a účinnej terapie,“ vysvetľuje profesor DTU a spoluautor štúdie Sine Reker Hadrup.

Liečba - po piatich rokoch

Jenkins odhaduje, že prvé klinické skúšky na ľuďoch budú trvať až päť rokov. Po zavedení sa metóda bude podobať existujúcim metódam, ktoré využívajú geneticky modifikované T bunky, nazývané CAR-T terapia, používané na liečbu lymfómu a leukémie.

Najprv sa pacientovi odoberie krv, ako pri bežnom teste. Z tejto krvi sa v laboratóriu extrahujú imunitné bunky a upravia sa im injekciou miniväziev navrhnutých umelou inteligenciou. Vylepšené imunitné bunky sa potom vrátia pacientovi a fungujú ako riadené strely, ktoré presne nachádzajú a ničia rakovinové bunky v tele.