Yapay Zeka, Kanser Hücrelerini Hedef Alan Moleküler 'Füzeler' Yaratıyor

Araştırmacılar, artık protein bileşenlerini özelleştirebilen ve hastanın bağışıklık hücrelerini kanserle savaşacak şekilde "donanabilen" bir yapay zeka platformu geliştirdikçe, kişiselleştirilmiş kanser tedavisi yeni bir seviyeye ulaşıyor.

Science dergisinde açıklanan yeni bir yöntem, pMHC moleküllerini kullanarak bağışıklık hücrelerini kanser hücrelerini öldürmeye yönlendirebilen proteinlerin bilgisayarda tasarlanmasının mümkün olduğunu ilk kez gösteriyor.

Bu, kanser tedavisinde etkili moleküllerin bulunması için gereken süreyi birkaç yıldan birkaç haftaya düşürüyor.

"Esasen bağışıklık sistemi için yeni bir çift göz yaratıyoruz. Mevcut kişiselleştirilmiş kanser tedavileri, hastanın veya donörün bağışıklık sisteminde terapide kullanılabilecek T hücresi reseptörleri bulmaya dayanıyor. Bu çok uzun ve karmaşık bir süreç. Platformumuz, yapay zeka kullanarak kanser hücrelerini tanımak için moleküler anahtarlar tasarlıyor ve bunu inanılmaz bir hızla gerçekleştirerek, aday bir molekülün yalnızca 4-6 hafta içinde geliştirilmesine olanak tanıyor," diye açıklıyor Danimarka Teknik Üniversitesi'nde (DTU) Doçent ve çalışmanın son yazarı Timothy P. Jenkins.

Kansere karşı hedefli füzeler

DTU ve Scripps Araştırma Enstitüsü (ABD) uzmanlarının ortak çalışmasıyla geliştirilen yapay zeka platformu, immünoterapi alanındaki temel sorunlardan biri olan sağlıklı dokuya zarar vermeden tümörleri tedavi etmek için hedefli yöntemler oluşturma sorununu çözüyor.

T hücreleri, genellikle pMHC molekülleri tarafından hücre yüzeyinde görüntülenen belirli peptitlere yanıt vererek kanser hücrelerini doğal olarak tanır. Bu bilgiyi tedaviye dönüştürmek, özellikle bireysel T hücresi reseptör çeşitliliğinin evrensel ve kişiselleştirilmiş tedavilerin geliştirilmesini engellemesi nedeniyle, yavaş ve zorlu bir süreçtir.

Vücudun bağışıklık sistemini güçlendirmek

Çalışmada bilim insanları, platformun etkinliğini çeşitli kanser türlerinde bulunan bilinen bir hedef olan NY-ESO-1 üzerinde test ettiler. Ekip, NY-ESO-1 pMHC moleküllerine sıkıca bağlanan bir mini bağlayıcıyı başarıyla geliştirdi.

Bu protein T hücrelerine yerleştirildiğinde, araştırmacıların IMPAC-T hücreleri adını verdiği yeni bir hücre yapısı oluştu. Bu hücreler, laboratuvar deneylerinde T hücrelerini kanser hücrelerini öldürmeye etkili bir şekilde yönlendirdi.

Çalışmanın ortak yazarı ve DTU'da araştırmacı olan doktora sonrası araştırmacı Christoffer Haurum Johansen, "Tamamen bilgisayar ortamında tasarlanan mini bağlayıcı proteinlerin laboratuvarda ne kadar verimli çalıştığını görmek inanılmaz derecede heyecan vericiydi" diyor.

Bilim insanları ayrıca platformu, metastatik melanomlu bir hastada tespit edilen bir kanser hedefini hedef alan proteinleri tasarlamak için kullandılar ve bu amaçla aktif bileşikleri başarıyla oluşturdular; bu da yöntemin yeni bireysel kanser hedeflerine uygulanabileceğini kanıtladı.

Sanal Güvenlik Kontrolü

Yeniliğin temel unsuru, sanal bir güvenlik testinin oluşturulmasıydı. Bilim insanları, oluşturdukları mini bağlayıcıları taramak için yapay zeka kullandılar ve bunları sağlıklı hücrelerde bulunan pMHC molekülleriyle karşılaştırdılar. Bu sayede, deneyler başlamadan önce potansiyel olarak tehlikeli molekülleri filtreleyebildiler.

"Kanser tedavisinde hassasiyet çok önemlidir. Çapraz reaksiyonları tasarım aşamasında önceden tahmin edip ortadan kaldırarak riskleri azaltabildik ve güvenli ve etkili bir tedavi oluşturma olasılığını artırdık," diye açıklıyor DTU Profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Sine Reker Hadrup.

Tedavi - beş yıl sonra

Jenkins, ilk insan klinik denemelerinin beş yıla kadar süreceğini tahmin ediyor. Uygulamaya konulduğunda, yöntem, lenfoma ve lösemi tedavisinde kullanılan ve genetiği değiştirilmiş T hücreleri kullanan CAR-T tedavisi adı verilen mevcut yöntemlere benzeyecek.

Öncelikle, normal bir testte olduğu gibi hastadan kan alınır. Bu kandan, laboratuvarda yapay zeka tarafından tasarlanmış mini bağlayıcılar enjekte edilerek bağışıklık hücreleri çıkarılır ve modifiye edilir. Geliştirilen bağışıklık hücreleri daha sonra hastaya geri verilir ve güdümlü füzeler gibi davranarak vücuttaki kanser hücrelerini hassas bir şekilde bulup yok eder.