Η AI μετατρέπει τα ανοσοποιητικά κύτταρα σε εκτελεστές του καρκίνου

Η τεχνητή νοημοσύνη φαίνεται να αλλάζει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζουμε τον καρκίνο, καθώς μια νέα επιστημονική προσέγγιση υπόσχεται εξατομικευμένες θεραπείες σε χρόνο-ρεκόρ.

Ερευνητές από το Technical University of Denmark (DTU), σε συνεργασία με το Scripps Research Institute των ΗΠΑ, ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή πλατφόρμα τεχνητής νοημοσύνης που σχεδιάζει εξειδικευμένες πρωτεΐνες, ικανές να εκπαιδεύσουν τα Τ κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος ώστε να εντοπίζουν και να εξοντώνουν με ακρίβεια καρκινικά κύτταρα. Η διαδικασία που άλλοτε απαιτούσε χρόνια, πλέον μπορεί να ολοκληρωθεί μέσα σε μόλις τέσσερις έως έξι εβδομάδες.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, καταγράφει πώς οι ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν ψηφιακά τις λεγόμενες “πρωτεϊνικές κλείδες”, οι οποίες λειτουργούν ως στόχοι-οδηγοί για τα Τ κύτταρα. Αυτές οι κλείδες προσανατολίζουν το ανοσοποιητικό ώστε να αναγνωρίζει και να επιτίθεται αποκλειστικά στα καρκινικά κύτταρα μέσω ειδικών μορίων που ονομάζονται pMHC (peptide-Major Histocompatibility Complex). Πρόκειται για ένα τεχνολογικό άλμα που φέρνει την εξατομικευμένη ιατρική πιο κοντά στην καθημερινή ιατρική πρακτική.

Σύμφωνα με τον Timothy P. Jenkins, αναπληρωτή καθηγητή στο DTU και επικεφαλής της μελέτης, η μέθοδος δίνει στην κυτταρική άμυνα του οργανισμού έναν νέο τρόπο να “βλέπει” τα καρκινικά κύτταρα. Όπως εξηγεί, η παραδοσιακή προσέγγιση απαιτεί την εντοπισμό υποδοχέων Τ κυττάρων είτε στον ίδιο τον ασθενή είτε σε συμβατό δότη, κάτι που είναι εξαιρετικά χρονοβόρο και περίπλοκο. Η νέα πλατφόρμα παρακάμπτει αυτή τη δυσκολία, δημιουργώντας νέες μοριακές λύσεις σε υπολογιστή, με απίστευτη ταχύτητα.

Οι ερευνητές έθεσαν τη μέθοδο σε δοκιμασία με τον στόχο NY-ESO-1, μια πρωτεΐνη που εντοπίζεται σε διάφορες μορφές καρκίνου. Κατάφεραν να σχεδιάσουν και να παραγάγουν έναν “minibinder” – μια μικρή πρωτεΐνη που συνδέεται ισχυρά με τα pMHC μόρια του NY-ESO-1. Ενσωματώνοντας τον minibinder σε Τ κύτταρα, δημιούργησαν έναν νέο τύπο ανοσοκυττάρου που ονόμασαν ‘IMPAC-T’ – ένα κύτταρο-καθοδηγητή που επιτίθεται επιλεκτικά στα καρκινικά κύτταρα.

Ο Kristoffer Haurum Johansen, μεταδιδακτορικός ερευνητής και συν-συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε ενθουσιασμένος από την αποτελεσματικότητα της μεθόδου στο εργαστήριο. Όπως ανέφερε, το γεγονός ότι οι πρωτεΐνες αυτές δημιουργήθηκαν εξολοκλήρου στον υπολογιστή και στη συνέχεια λειτούργησαν τόσο αποτελεσματικά στην πράξη, επιβεβαιώνει τις δυνατότητες της πλατφόρμας.

Η πλατφόρμα δοκιμάστηκε και σε έναν ασθενή με μεταστατικό μελάνωμα, όπου οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν εξατομικευμένους binders για έναν μοναδικό καρκινικό στόχο του συγκεκριμένου όγκου. Το αποτέλεσμα αυτό δείχνει ότι η μέθοδος δεν περιορίζεται σε γνωστούς στόχους, αλλά μπορεί να επεκταθεί σε οποιονδήποτε καρκινικό δείκτη, καθιστώντας την ιδανική για εξατομικευμένες θεραπείες.

Ένα κρίσιμο στοιχείο της μεθόδου ήταν η ενσωμάτωση ενός ψηφιακού “ελέγχου ασφαλείας”. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τεχνητή νοημοσύνη για να συγκρίνουν τις σχεδιασμένες πρωτεΐνες με τα pMHC μόρια που βρίσκονται σε υγιή κύτταρα, εξασφαλίζοντας ότι δεν θα προκύψουν ανεπιθύμητες αντιδράσεις. Η Sine Reker Hadrup, καθηγήτρια στο DTU και συν-συγγραφέας της μελέτης, τόνισε τη σημασία αυτής της δυνατότητας:

Η ακρίβεια στη θεραπεία του καρκίνου είναι κρίσιμη. Με τη δυνατότητα πρόβλεψης και αποκλεισμού επικίνδυνων διασταυρούμενων αντιδράσεων από το στάδιο του σχεδιασμού, αυξάνουμε την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα της θεραπείας.

Όσον αφορά την κλινική εφαρμογή της μεθόδου, ο Timothy P. Jenkins εκτιμά πως θα χρειαστούν έως και πέντε χρόνια για να ξεκινήσουν οι πρώτες δοκιμές σε ανθρώπους. Όταν η μέθοδος περάσει στη φάση της θεραπείας, αναμένεται να ακολουθήσει παρόμοια διαδικασία με τις ήδη υπάρχουσες CAR-T θεραπείες για λεμφώματα και λευχαιμίες. Οι ασθενείς θα δίνουν δείγμα αίματος, από το οποίο θα απομονώνονται τα ανοσοκύτταρα. Αυτά θα τροποποιούνται στο εργαστήριο ώστε να φέρουν τους ειδικά σχεδιασμένους minibinders και θα επανεισάγονται στον οργανισμό, έτοιμα να λειτουργήσουν σαν στοχευμένοι πύραυλοι που εντοπίζουν και εξουδετερώνουν τα καρκινικά κύτταρα.

Η καινοτομία αυτή σηματοδοτεί μια νέα εποχή στην ανοσοθεραπεία, όπου η ταχύτητα, η ακρίβεια και η εξατομίκευση γίνονται πραγματικότητα χάρη στην τεχνητή νοημοσύνη. Αν και η πλήρης υλοποίησή της βρίσκεται ακόμη σε αναμονή, οι ελπίδες για πιο ασφαλείς και αποτελεσματικές θεραπείες κατά του καρκίνου μοιάζουν πλέον πιο κοντά από ποτέ.

[via]