AI-zaprojektowane białka typu „minibinder” kierują limfocyty T do niszczenia raka w ciągu tygodni
Zespół naukowców z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego (DTU), we współpracy z Scripps Research, opracował platformę opartą na sztucznej inteligencji, która projektuje na zamówienie białka zamieniające komórki układu odpornościowego w precyzyjnych zabójców raka. To podejście radykalnie skraca czas opracowywania immunoterapii — z lat do zaledwie kilku tygodni.
🧬 Przełom
Platforma wykorzystuje trzy zaawansowane modele AI do inżynierii małych białek znanych jako „minibindery”. Zostały one zaprojektowane tak, by przyłączać się do limfocytów T i działać jak molekularne jednostki GPS, pomagając im znaleźć i zaatakować komórki nowotworowe na podstawie określonych markerów powierzchniowych.
Tak działa platforma:
- Model AI 1 interpretuje trójwymiarową strukturę białka związanego z nowotworem (antygenu).
- Model AI 2 generuje sekwencje aminokwasowe, które mogłyby ułożyć się w białka zdolne do wiązania tego celu.
- Model AI 3 przefiltrowuje tysiące kandydatów, tworząc krótką listę minibinderów o największym potencjale.
Te minibindery mogą następnie zostać przyłączone do limfocytów T, tworząc inżynieryjne komórki odpornościowe — nazwane komórkami IMPAC-T — które są szkolone do polowania na konkretne nowotwory.
⚙️ Szybki projekt, wbudowane bezpieczeństwo
System integruje AlphaFold2, nagrodzone Noblem narzędzie Google DeepMind do przewidywania fałdowania białek, aby potwierdzić prawdopodobną strukturę każdego minibindera, zanim zostanie on zsyntetyzowany. Cały proces od projektu do testu trwa zaledwie 4 do 6 tygodni, podczas gdy tradycyjnie zajmował kilka lat.
Aby zminimalizować ryzyko działań niepożądanych, platforma zawiera również wirtualny screening bezpieczeństwa. Ten etap przewiduje, czy minibinder mógłby przypadkowo wiązać się ze zdrowymi tkankami człowieka i eliminuje niebezpiecznych kandydatów zanim rozpoczną się testy laboratoryjne.
🎯 Celowanie w nowotwory powszechne i indywidualne
W testach laboratoryjnych naukowcy zaprojektowali minibindery skierowane przeciwko NY-ESO-1, znanemu antygenowi nowotworowemu występującemu w czerniaku i innych nowotworach. Zaprojektowane przez AI białka skutecznie poprowadziły limfocyty T do niszczenia komórek prezentujących ten cel.
Zespół wykorzystał również platformę do wygenerowania minibinderów na indywidualną mutację czerniaka pacjenta, demonstrując potencjał spersonalizowanej immunoterapii — dopasowanej do unikatowych markerów nowotworowych danej osoby.
🧪 Droga do kliniki
Chociaż wstępne wyniki są obiecujące, platforma musi jeszcze przejść prekliniczne i kliniczne walidacje. Naukowcy szacują, że minie pięć lat, zanim system zostanie użyty w badaniach z udziałem ludzi. Ostatecznym celem jest odwzorowanie przebiegu terapii CAR-T: pobrać limfocyty T od pacjenta, zmodyfikować je minibinderami zaprojektowanymi przez AI, a następnie ponownie wprowadzić, by znalazły i zniszczyły nowotwór.
🌍 Dlaczego to ważne
Ta innowacja to nie tylko kolejny nagłówek o AI — sygnalizuje ona zmianę w kierunku naprawdę spersonalizowanej medycyny. Skracając cykl projektowania i testowania z lat do tygodni, platformy AI takie jak ta mogą:
- Umożliwić terapie na żądanie na podstawie profilu guza konkretnego pacjenta.
- Radykalnie przyspieszyć odkrywanie leków i obniżyć koszty ich opracowywania.
- Dać podstawy do tworzenia podobnych terapii na wirusy, choroby autoimmunologiczne czy rzadkie schorzenia genetyczne.
Konwergencja generatywnej sztucznej inteligencji, modelowania białek i syntezy biologicznej otwiera nową erę biomedycyny wspomaganej przez AI, a te badania z DTU są ważnym krokiem naprzód.
Źródła: