Các nhà nghiên cứu của DTU phát triển nền tảng AI để thiết kế protein tùy chỉnh cho liệu pháp miễn dịch ung thư mục tiêu

Các nhà nghiên cứu tại Đại học kỹ thuật Đan Mạch đã giới thiệu một Nền tảng dựa trên AI Được thiết kế để đẩy nhanh quá trình phát triển các protein tùy chỉnh hỗ trợ phản ứng của hệ miễn dịch chống lại ung thư. Hệ thống này cho phép tạo ra các protein chuyên biệt chỉ trong vài tuần thay vì vài năm, tạo điều kiện cho tế bào T miễn dịch xác định và tấn công các tế bào ung thư. 

Nền tảng này tích hợp ba mô hình AI để thiết kế các protein "minibinder" bám vào tế bào T và cung cấp cho chúng cơ chế dẫn hướng phân tử để nhắm mục tiêu vào các loại ung thư, chẳng hạn như ung thư hắc tố. Phương pháp này đã được áp dụng để phát triển các protein được thiết kế riêng cho cả các dấu ấn ung thư phổ biến và đặc hiệu của từng bệnh nhân, gợi ý các ứng dụng tiềm năng trong ung thư học cá nhân hóa. 

Để xây dựng các công cụ phân tử này, trước tiên các nhà nghiên cứu sử dụng một mô hình sinh sản được gọi là RFdiffusion để kiểm tra cấu trúc của một loại protein liên quan đến ung thư có tên là NY-ESO-1, thường có trên các tế bào khối u. Một loại thứ hai Mô hình AI Các chuỗi axit amin được tạo ra, dự đoán sẽ gấp lại thành các cấu trúc chính xác có khả năng liên kết với mục tiêu này. Mô hình thứ ba đã tinh chỉnh kết quả, lọc hàng chục nghìn chuỗi được tạo ra xuống còn 44 ứng viên để đánh giá trong phòng thí nghiệm. Trong số đó, một thiết kế đã chứng minh hiệu suất hiệu quả. 

Ngoài ra, nền tảng này còn bao gồm một quy trình sàng lọc an toàn ảo để dự đoán và loại trừ các thiết kế protein có thể tương tác với các mô khỏe mạnh, tăng cường an toàn trước khi thực hiện bất kỳ thử nghiệm vật lý nào. Quy trình làm việc này kết hợp AlphaFold2, công cụ dự đoán protein từng đoạt giải thưởng do Google DeepMind và rút ngắn chu kỳ phát triển thông thường kéo dài nhiều năm thành vài tuần.

Liệu pháp tế bào tăng cường AI dự kiến sẽ được thử nghiệm trên người trong vòng năm năm tới

Timothy Patrick Jenkins, một trong những nhà nghiên cứu của nhóm, dự đoán rằng có thể mất khoảng năm năm trước khi phương pháp mới được phát triển này tiến đến giai đoạn thử nghiệm lâm sàng ban đầu với sự tham gia của người tham gia. Sau khi được chuẩn bị để ứng dụng, phác đồ điều trị dự kiến sẽ phù hợp với các liệu pháp điều trị ung thư hiện có sử dụng tế bào T biến đổi gen, thường được gọi là tế bào CAR-T, hiện đang được phê duyệt để điều trị các bệnh lý như u lympho và bệnh bạch cầu. 

Quá trình điều trị sẽ bắt đầu bằng việc lấy máu tại bệnh viện, tương đương với xét nghiệm máu tiêu chuẩn. Các tế bào miễn dịch sau đó sẽ được phân lập từ mẫu thu thập được và sau đó được biến đổi trong môi trường phòng thí nghiệm để kết hợp các protein kết dính mini do AI tạo ra. Những tế bào miễn dịch đã được biến đổi này sau đó sẽ được đưa trở lại cơ thể bệnh nhân, nơi chúng được thiết kế để hoạt động với độ chính xác cao, định vị và vô hiệu hóa các tế bào ung thư với độ chính xác cao. 

Nghiên cứu mới nhất là một phần của xu hướng tiến bộ rộng lớn hơn trong sinh học tính toán. Đầu năm nay, nhóm của Timothy Patrick Jenkins cũng đã ứng dụng AI để phát triển các protein được thiết kế nhằm cải thiện hiệu quả của thuốc kháng nọc rắn cắn.