Kepintaran Buatan Mencipta 'Misil' Molekul untuk Menyasarkan Sel Kanser

Rawatan kanser yang diperibadikan mencapai tahap baharu kerana penyelidik telah membangunkan platform AI yang kini boleh menyesuaikan komponen protein dan "membengkokkan" sel imun pesakit untuk melawan kanser.

Kaedah baru yang diterangkan dalam jurnal Sains menunjukkan buat kali pertama bahawa adalah mungkin untuk mereka bentuk protein pada komputer yang boleh mengalihkan sel imun untuk membunuh sel kanser menggunakan molekul pMHC.

Ini secara radikal mengurangkan masa yang diperlukan untuk mencari molekul yang berkesan untuk terapi kanser - dari beberapa tahun kepada beberapa minggu.

"Kami pada asasnya mencipta sepasang mata baharu untuk sistem imun. Rawatan kanser yang diperibadikan semasa adalah berdasarkan mencari reseptor sel T yang dipanggil dalam sistem imun pesakit atau penderma yang boleh digunakan dalam terapi. Ini adalah proses yang sangat panjang dan kompleks. Platform kami mereka bentuk kunci molekul untuk mengenali sel kanser menggunakan AI, dan melakukannya pada kelajuan yang luar biasa - 6 minggu, membolehkan molekul dibangunkan dalam masa 6 minggu sahaja," P. Jenkins, Profesor Madya di Universiti Teknikal Denmark (DTU) dan pengarang terakhir kajian itu.

Peluru berpandu yang disasarkan terhadap kanser

Platform AI, yang dibangunkan bersama oleh pakar dari DTU dan Institut Penyelidikan Scripps (AS), menyelesaikan salah satu masalah utama dalam bidang imunoterapi: mencipta kaedah yang disasarkan untuk merawat tumor tanpa merosakkan tisu yang sihat.

Biasanya, sel T secara semulajadi mengenali sel-sel kanser dengan bertindak balas kepada peptida tertentu yang dipaparkan pada permukaan sel oleh molekul pMHC. Menterjemah pengetahuan ini ke dalam terapi adalah proses yang perlahan dan sukar, terutamanya kerana kepelbagaian reseptor sel T individu menghalang pembangunan rawatan universal yang diperibadikan.

Menguatkan sistem imun badan

Dalam kajian itu, saintis menguji keberkesanan platform pada sasaran yang diketahui, NY-ESO-1, yang terdapat dalam pelbagai jenis kanser. Pasukan ini berjaya merekayasa pengikat mini yang terikat rapat dengan molekul NY-ESO-1 pMHC.

Apabila protein ini dimasukkan ke dalam sel T, ia mencipta binaan sel baharu yang dipanggil oleh penyelidik sel IMPAC-T. Sel-sel ini secara berkesan mengarahkan sel T untuk membunuh sel-sel kanser dalam eksperimen makmal.

"Sangat menarik untuk melihat bagaimana protein pengikat mini, direka sepenuhnya pada komputer, berfungsi dengan begitu cekap di makmal," kata postdoc Christoffer Haurum Johansen, pengarang bersama kajian dan penyelidik di DTU.

Para saintis juga menggunakan platform untuk merekayasa protein untuk menyasarkan sasaran kanser yang dikenal pasti dalam pesakit dengan melanoma metastatik, dan berjaya mencipta sebatian aktif untuk tujuan ini juga, membuktikan bahawa kaedah itu boleh digunakan untuk sasaran kanser individu baharu.

Pemeriksaan Keselamatan Maya

Elemen utama inovasi ialah penciptaan ujian keselamatan maya. Para saintis menggunakan AI untuk menyaring pengikat mini yang mereka cipta, membandingkannya dengan molekul pMHC yang terdapat pada sel yang sihat. Ini membolehkan mereka menapis molekul yang berpotensi berbahaya sebelum eksperimen bermula.

"Ketepatan dalam rawatan kanser adalah penting. Dengan meramalkan dan menghapuskan tindak balas silang yang sudah berada di peringkat reka bentuk, kami dapat mengurangkan risiko dan meningkatkan kemungkinan mencipta terapi yang selamat dan berkesan," jelas Profesor DTU dan pengarang bersama kajian Sine Reker Hadrup.

Rawatan - selepas lima tahun

Jenkins menganggarkan ia akan mengambil masa sehingga lima tahun untuk menjalankan ujian klinikal manusia yang pertama. Sebaik sahaja dilaksanakan, kaedah itu akan menyerupai kaedah sedia ada yang menggunakan sel T yang diubah suai secara genetik, dipanggil terapi CAR-T, yang digunakan untuk merawat limfoma dan leukemia.

Pertama, darah diambil dari pesakit, seperti dalam ujian biasa. Daripada darah ini, sel imun diekstrak dan diubah suai di makmal dengan menyuntiknya dengan pengikat mini rekaan AI. Sel-sel imun yang dipertingkatkan kemudiannya dikembalikan kepada pesakit, dan bertindak sebagai peluru berpandu berpandu, dengan tepat mencari dan memusnahkan sel-sel kanser dalam badan.