Koristeći veštačku inteligenciju, naučnici su izgradili molekularni navigacioni sistem koji pomaže imunim ćelijama da precizno pronađu i napadnu ćelije raka – nešto poput Gugl mapa koje putnicima pokazuju kako da stignu na novu adresu, navodi se u izveštaju objavljenom 24. jula u časopisu Science.
U srži ovog sistema nalaze se sitni proteini, specijalno dizajnirani pomoću veštačke inteligencije.
Potencijal za nove imunoterapije
Ovaj pristup predstavlja oblik imunoterapije i za sada je „u velikoj meri dokaz koncepta“, kaže Timoti Dženkins, medicinski biotehnolog sa Tehničkog univerziteta u Danskoj u Lingbiju. Konačni cilj njegovog tima je da razvije nove terapije koje lekari mogu koristiti za lečenje raka – možda čak i personalizovane za pojedinačne pacijente.
„Ovo je uzbudljiv napredak“, dodaje Stenli Ridel, istraživač imunoterapije u Centru za rak Fred Hač u Sijetlu. Iako je istraživanje još u ranoj fazi, ono pokazuje moć AI modela u dizajniranju sintetičkih proteina. Takvi modeli, kaže on, „verovatno će stvoriti potpuno novu klasu terapija za razne bolesti koje će prevazilaziti rak“.
Od antitoksina za zmijski otrov do borbe protiv raka
Ranije ove godine, Dženkins i njegove kolege objavili su sličan napredak veštačke inteligencije u drugoj oblasti medicine – AI-dizajnirane proteine koji bi mogli da dovedu do boljih protivotrova za ujede zmija. Sada su svoj AI sistem usmerili ka novom cilju: raku.
Tim je tražio načine da pojača sposobnost imunih ćelija, takozvanih T ćelija, da pronalaze i napadaju rak. T ćelije mogu same da se bore protiv raka, ali ponekad imaju problem da prepoznaju neprijatelja. Dženkinsov tim ih je genetski modifikovao tako da na svojoj površini nose sitne, posebno dizajnirane proteine. Ti proteini deluju kao GPS, vodeći T ćelije do njihove mete.
View this post on Instagram
Ovaj pristup nadovezuje se na druge imunoterapije, kao što su CAR T-ćelijska terapija i TCR terapija, koje takođe pokušavaju da pojačaju borbenu moć imunih ćelija.
Tri AI alata za dizajn proteina
Da bi dizajnirali prilagođene proteine, istraživači su koristili tri AI alata. Najpre su u model generativne veštačke inteligencije RFdiffusion uneli strukturu mete – ćelije raka. Ovaj model je obučen na poznatim strukturama proteina i njihovim aminokiselinskim nizovima.
RFdiffusion je predložio oblike proteina koji odgovaraju meti kao ključ brava. Drugi AI model je predložio aminokiselinske nizove koji bi se, savijanjem u trodimenzionalne strukture, verovatno pretvorili u predložene oblike.
Dženkins i njegove kolege su zatim pregledali desetine hiljada dizajna proteina i, uz pomoć trećeg AI modela za proveru, suzili izbor na 44 kandidata koje su testirali u laboratoriji. Jedan od njih pokazao se kao najbolji.
U eksperimentima, ljudske T ćelije koje su imale AI-dizajnirani protein na svojoj površini mogle su brzo da ubijaju ćelije melanoma i da spreče njihov rast.
Brže od klasičnih metoda
Ovaj rad zasniva se na tehnologijama računarskog dizajna proteina i predviđanja struktura, koje su dovele do Nobelove nagrade za hemiju 2024. godine.
Potrebno je svega dan ili dva da se osmisle obećavajući dizajni, kaže Dženkins, i samo nekoliko nedelja da se testiraju u laboratoriji. To je mnogo brže od sadašnjih metoda, koje uključuju traženje u ljudskim ćelijama prirodnih T-ćelijskih receptora sposobnih da se vežu za određene mete raka.
Taj proces je „izuzetno naporan“, ističe Kristofer Klebanof, medicinski onkolog iz Memorijal Sloan Ketering centra u Njujorku. Može da traje mesecima, a i tada rezultat može biti ništa ili vrlo mali broj kandidata za terapiju.
Put do kliničke primene
Klebanof smatra da je ovo važan korak, ali je radoznao kako će se AI-dizajnirani proteini ponašati u ljudskom organizmu. Pre nego što ovaj pristup stigne do kliničkih ispitivanja, potrebno je uraditi još mnogo laboratorijskih i životinjskih testova, što može potrajati godinama, kaže Kristofer Haurum Johansen, sintetički imunolog sa Tehničkog univerziteta u Danskoj.
Za sada, dodaje on, njihov rad „znači da imamo potencijalno novi alat u našem setu kojim možemo dizajnirati i razvijati nove terapije“.
