Користећи вештачку интелигенцију, научници су изградили молекуларни навигациони систем који помаже имуним ћелијама да прецизно пронађу и нападну ћелије рака – нешто попут Гугл мапа које путницима показују како да стигну на нову адресу, наводи се у извештају објављеном 24. јула у часопису Science.
У сржи овог система налазе се ситни протеини, специјално дизајнирани помоћу вештачке интелигенције.
Потенцијал за нове имунотерапије
Овај приступ представља облик имунотерапије и за сада је „у великој мери доказ концепта“, каже Тимоти Џенкинс, медицински биотехнолог са Техничког универзитета у Данској у Лингбију. Коначни циљ његовог тима је да развије нове терапије које лекари могу користити за лечење рака – можда чак и персонализоване за појединачне пацијенте.
„Ово је узбудљив напредак“, додаје Стенли Ридел, истраживач имунотерапије у Центру за рак Фред Хач у Сијетлу. Иако је истраживање још у раној фази, оно показује моћ АI модела у дизајнирању синтетичких протеина. Такви модели, каже он, „вероватно ће створити потпуно нову класу терапија за разне болести које ће превазилазити рак“.
Од антитоксина за змијски отров до борбе против рака
Раније ове године, Џенкинс и његове колеге објавили су сличан напредак вештачке интелигенције у другој области медицине – АI-дизајниране протеине који би могли да доведу до бољих противотрова за уједе змија. Сада су свој АI систем усмерили ка новом циљу: раку.
Тим је тражио начине да појача способност имуних ћелија, такозваних Т ћелија, да проналазе и нападају рак. Т ћелије могу саме да се боре против рака, али понекад имају проблем да препознају непријатеља. Џенкинсов тим их је генетски модификовао тако да на својој површини носе ситне, посебно дизајниране протеине. Ти протеини делују као GPS, водећи Т ћелије до њихове мете.
View this post on Instagram
Овај приступ надовезује се на друге имунотерапије, као што су CAR Т-ћелијска терапија и ТCR терапија, које такође покушавају да појачају борбену моћ имуних ћелија.
Три АI алата за дизајн протеина
Да би дизајнирали прилагођене протеине, истраживачи су користили три АI алата. Најпре су у модел генеративне вештачке интелигенције RFdiffusion унели структуру мете – ћелије рака. Овај модел је обучен на познатим структурама протеина и њиховим аминокиселинским низовима.
RFdiffusion је предложио облике протеина који одговарају мети као кључ брава. Други АI модел је предложио аминокиселинске низове који би се, савијањем у тродимензионалне структуре, вероватно претворили у предложене облике.
Џенкинс и његове колеге су затим прегледали десетине хиљада дизајна протеина и, уз помоћ трећег АI модела за проверу, сузили избор на 44 кандидата које су тестирали у лабораторији. Један од њих показао се као најбољи.
У експериментима, људске Т ћелије које су имале АI-дизајнирани протеин на својој површини могле су брзо да убијају ћелије меланома и да спрече њихов раст.
Брже од класичних метода
Овај рад заснива се на технологијама рачунарског дизајна протеина и предвиђања структура, које су довеле до Нобелове награде за хемију 2024. године.
Потребно је свега дан или два да се осмисле обећавајући дизајни, каже Џенкинс, и само неколико недеља да се тестирају у лабораторији. То је много брже од садашњих метода, које укључују тражење у људским ћелијама природних Т-ћелијских рецептора способних да се вежу за одређене мете рака.
Тај процес је „изузетно напоран“, истиче Кристофер Клебаноф, медицински онколог из Меморијал Слоан Кетеринг центра у Њујорку. Може да траје месецима, а и тада резултат може бити ништа или врло мали број кандидата за терапију.
Пут до клиничке примене
Клебаноф сматра да је ово важан корак, али је радознао како ће се АI-дизајнирани протеини понашати у људском организму. Пре него што овај приступ стигне до клиничких испитивања, потребно је урадити још много лабораторијских и животињских тестова, што може потрајати годинама, каже Кристофер Хаурум Јохансен, синтетички имунолог са Техничког универзитета у Данској.
За сада, додаје он, њихов рад „значи да имамо потенцијално нови алат у нашем сету којим можемо дизајнирати и развијати нове терапије“.
