تصميم البروتينات "الميني بايندر" بالذكاء الاصطناعي يوجه الخلايا التائية لتدمير السرطان خلال أسابيع
قام فريق من العلماء في جامعة الدنمارك التقنية (DTU)، بالتعاون مع Scripps Research، بتطوير منصة مدعومة بالذكاء الاصطناعي تصمم بروتينات مخصصة لتحويل الخلايا المناعية إلى عناصر دقيقة لقتل السرطان. هذا النهج يقلص بشكل كبير الجدول الزمني لتطوير العلاج المناعي — من سنوات إلى مجرد أسابيع.
🧬 الاختراق العلمي
تعتمد المنصة على ثلاثة نماذج ذكاء اصطناعي متقدمة لهندسة بروتينات صغيرة تُعرف باسم "الميني بايندر". تم تصميم هذه البروتينات للارتباط بالخلايا التائية والعمل كـ أجهزة GPS جزيئية، تساعدها في العثور على الخلايا السرطانية ومهاجمتها بناءً على علامات سطحية محددة.
إليك كيف تعمل المنصة:
- النموذج الأول للذكاء الاصطناعي يفسر التركيب ثلاثي الأبعاد لبروتين مرتبط بالسرطان (مستضد).
- النموذج الثاني للذكاء الاصطناعي يُولِّد سلاسل أحماض أمينية ستطوى إلى بروتينات قادرة على الارتباط بذلك الهدف.
- النموذج الثالث للذكاء الاصطناعي يقوم بتصفية آلاف المرشحين لإنتاج قائمة مختصرة من الميني بايندر الأعلى إمكاناً.
يمكن بعد ذلك ربط هذه الميني بايندر بالخلايا التائية لإنشاء خلايا مناعية مهندسة — يُطلق عليها اسم خلايا IMPAC-T — مدربة على اصطياد أنواع سرطانات محددة.
⚙️ تصميم سريع وأمان مدمج
يُدمج النظام أداة AlphaFold2، أداة طي البروتين الحائزة على جائزة نوبل من Google DeepMind، للتحقق من البنية المتوقعة لكل ميني بايندر قبل أي تصنيع. تستغرق عملية التصميم إلى الاختبار بالكامل فقط ٤ إلى ٦ أسابيع، مقارنة بالجداول الزمنية التقليدية التي تصل لعدة سنوات.
ولتقليل خطر التأثيرات غير المستهدفة، تتضمن المنصة أيضًا اختبار أمان افتراضي. تتنبأ هذه المرحلة بما إذا كان الميني بايندر قد يرتبط عن طريق الخطأ بأنسجة بشرية سليمة وتستبعد المرشحين غير الآمنين قبل بدء التجارب المخبرية.
🎯 استهداف السرطانات الشائعة والمخصصة
في الاختبارات المعملية، صمّم الباحثون ميني بايندر ضد NY-ESO-1، وهو مستضد سرطاني معروف يوجد في سرطان الجلد وأورام أخرى. نجحت البروتينات المصممة بالذكاء الاصطناعي في توجيه الخلايا التائية لتدمير الخلايا التي تعرض الهدف.
كما استخدم الفريق المنصة أيضًا لإنتاج ميني بايندر لطفرة ميلانوما خاصة بمريض معين، مما يُظهر إمكانياتها في العلاج المناعي الشخصي — المصمم خصيصًا وفق العلامات الفريدة لسرطان كل مريض.
🧪 الجدول الزمني للوصول إلى العيادة
رغم أن النتائج الأولية واعدة، لا تزال المنصة بحاجة لاجتياز اختبارات قبل سريرية وسريرية. ويقدر الباحثون أنه قد يستغرق خمس سنوات قبل استخدام النظام في التجارب البشرية. الهدف النهائي هو محاكاة سير عمل علاج CAR-T: استخراج الخلايا التائية من المريض، وتعديلها بميني بايندر مصمم بالذكاء الاصطناعي، ثم إعادتها للجسم لاستهداف الأورام وتدميرها.
🌍 لماذا يُعد هذا الأمر مهمًا
هذا الابتكار ليس مجرد عنوان جديد عن الذكاء الاصطناعي — بل يُشير لتحوّل نحو الطب الشخصي الحقيقي. من خلال تقليص دورة التصميم والاختبار من سنوات إلى أسابيع، يمكن للمنصات المعتمدة على الذكاء الاصطناعي مثل هذه أن:
- تمكّن من علاجات سرطان حسب الطلب اعتمادًا على ملف الورم الخاص بكل مريض.
- تزيد بسرعة كبيرة من وتيرة اكتشاف الأدوية وتخفض التكاليف.
- توفّر نموذجًا لبناء علاجات مماثلة للفيروسات أو أمراض المناعة الذاتية أو الحالات الوراثية النادرة.
إن تقاطع الذكاء الاصطناعي التوليدي، ونمذجة البروتينات، وعلم الأحياء الصناعي يدشّن عصرًا جديدًا من الطب الحيوي المدعوم بالذكاء الاصطناعي، وهذا العمل من DTU هو خطوة متقدمة كبرى.
المصادر: