Ang Artipisyal na Katalinuhan ay Lumilikha ng Molecular na 'Missiles' upang I-target ang Mga Cell ng Cancer

Ang personalized na paggamot sa kanser ay umabot sa isang bagong antas dahil ang mga mananaliksik ay nakabuo ng isang AI platform na maaari na ngayong mag-customize ng mga bahagi ng protina at "armas" ang mga immune cell ng isang pasyente upang labanan ang cancer.

Ang isang bagong paraan na inilarawan sa journal Science ay nagpapakita sa unang pagkakataon na posibleng magdisenyo ng mga protina sa isang computer na maaaring mag-redirect ng mga immune cell upang patayin ang mga selula ng kanser gamit ang mga molekula ng pMHC.

Ito ay radikal na binabawasan ang oras na kinakailangan upang makahanap ng mga epektibong molekula para sa therapy sa kanser - mula sa ilang taon hanggang ilang linggo.

"Esensyal na gumagawa kami ng bagong pares ng mga mata para sa immune system. Ang mga kasalukuyang naka-personalize na paggamot sa kanser ay nakabatay sa paghahanap ng tinatawag na T-cell receptors sa immune system ng pasyente o ng donor na maaaring gamitin sa therapy. Ito ay napakahaba at kumplikadong proseso. Ang aming platform ay nagdidisenyo ng mga molecular key para sa pagkilala sa mga selula ng kanser gamit ang AI, at ginagawa ito sa hindi kapani-paniwalang bilis ng molecule4, na nagpapahintulot sa Timo na mabuo sa loob lamang ng 6 na linggo," P. Jenkins, Associate Professor sa Technical University of Denmark (DTU) at ang huling may-akda ng pag-aaral.

Mga target na missile laban sa cancer

Ang platform ng AI, na binuo ng mga espesyalista mula sa DTU at Scripps Research Institute (USA), ay nilulutas ang isa sa mga pangunahing problema sa larangan ng immunotherapy: ang paglikha ng mga naka-target na pamamaraan para sa paggamot ng mga tumor nang hindi nakakasira ng malusog na tissue.

Karaniwan, natural na kinikilala ng mga T cell ang mga selula ng kanser sa pamamagitan ng pagtugon sa mga partikular na peptide na ipinapakita sa ibabaw ng cell ng mga molekula ng pMHC. Ang pagsasalin ng kaalamang ito sa therapy ay isang mabagal at mahirap na proseso, lalo na dahil pinipigilan ng indibidwal na T cell receptor diversity ang pagbuo ng unibersal, personalized na mga paggamot.

Pagpapalakas ng immune system ng katawan

Sa pag-aaral, sinubukan ng mga siyentipiko ang pagiging epektibo ng platform sa isang kilalang target, NY-ESO-1, na naroroon sa iba't ibang uri ng kanser. Matagumpay na na-engineer ng team ang isang minibinder na mahigpit na nakagapos sa mga molekula ng NY-ESO-1 pMHC.

Kapag ang protina na ito ay ipinasok sa mga T cell, lumikha ito ng isang bagong cell construct na tinawag ng mga mananaliksik na IMPAC-T cells. Ang mga cell na ito ay epektibong nagdirekta ng mga T cell upang patayin ang mga selula ng kanser sa mga eksperimento sa lab.

"Ito ay hindi kapani-paniwalang kapana-panabik na makita kung paano gumagana ang mga mini-binding na protina, na ganap na idinisenyo sa isang computer, sa lab," sabi ni postdoc Christoffer Haurum Johansen, co-author ng pag-aaral at isang mananaliksik sa DTU.

Ginamit din ng mga siyentipiko ang platform upang mag-engineer ng mga protina upang i-target ang isang target na kanser na natukoy sa isang pasyente na may metastatic melanoma, at matagumpay na lumikha ng mga aktibong compound para sa layuning ito rin, na nagpapatunay na ang pamamaraan ay maaaring ilapat sa mga bagong indibidwal na target ng kanser.

Virtual Security Check

Ang pangunahing elemento ng pagbabago ay ang paglikha ng isang virtual na pagsubok sa kaligtasan. Ginamit ng mga siyentipiko ang AI upang i-screen ang mga minibinder na kanilang nilikha, na inihahambing ang mga ito sa mga molekula ng pMHC na nasa malusog na mga selula. Nagbigay-daan ito sa kanila na i-filter ang mga potensyal na mapanganib na molekula bago magsimula ang mga eksperimento.

"Ang katumpakan sa paggamot sa kanser ay mahalaga. Sa pamamagitan ng paghula at pag-aalis ng mga cross-reaksyon na nasa yugto ng disenyo, nagawa naming bawasan ang mga panganib at dagdagan ang posibilidad na lumikha ng isang ligtas at epektibong therapy," paliwanag ng DTU Professor at pag-aaral na co-author na si Sine Reker Hadrup.

Paggamot - pagkatapos ng limang taon

Tinatantya ni Jenkins na aabutin ng hanggang limang taon upang maisagawa ang unang mga klinikal na pagsubok sa tao. Kapag naipatupad na, ang pamamaraan ay magiging katulad ng mga kasalukuyang pamamaraan na gumagamit ng genetically modified T cells, na tinatawag na CAR-T therapy, na ginagamit sa paggamot sa lymphoma at leukemia.

Una, ang dugo ay kinuha mula sa pasyente, tulad ng sa isang normal na pagsusuri. Mula sa dugong ito, ang mga immune cell ay kinukuha at binago sa lab sa pamamagitan ng pag-iniksyon sa kanila ng mga minibinder na dinisenyo ng AI. Ang mga pinahusay na immune cell ay ibinalik sa pasyente, at kumikilos bilang mga guided missiles, tiyak na hinahanap at sinisira ang mga selula ng kanser sa katawan.