تحول درمان سرطان با قاتلان هوشمند سلولی AI

یک روش جدید می‌تواند در مدت تنها ۴ تا ۶ هفته، پروتئین‌های طراحی‌شده سفارشی تولید کند که سلول‌های T سیستم ایمنی بدن را برای حمله و نابودی سلول‌های سرطانی مجهز می‌سازد. درمان دقیق سرطان در مقیاس گسترده‌تر به واقعیت نزدیک‌تر شده است؛ چرا که پژوهشگران موفق به توسعه یک پلتفرم هوش مصنوعی شده‌اند که می‌تواند اجزای پروتئینی را به‌صورت سفارشی طراحی کرده و سلول‌های ایمنی بدن بیماران را برای مقابله با سرطان تجهیز کند. این روش نوین که در مجله علمی Science منتشر شده، برای نخستین‌بار نشان می‌دهد که امکان طراحی رایانه‌ای پروتئین‌ها برای هدایت سلول‌های ایمنی به سوی سلول‌های سرطانی از طریق مولکول‌های pMHC وجود دارد.

این دستاورد فرآیند شناسایی مولکول‌های مؤثر در درمان سرطان را از چند سال به تنها چند هفته کاهش می‌دهد. تیموتی پی. جنکینز، دانشیار دانشگاه فنی دانمارک (DTU) و نویسنده مسئول این مطالعه می‌گوید: «ما در واقع مجموعه‌ای جدید از چشم‌ها برای سیستم ایمنی خلق کرده‌ایم. روش‌های فعلی درمان فردی سرطان مبتنی بر یافتن گیرنده‌های خاص سلول‌های T در سیستم ایمنی بیمار یا اهداکننده است که فرآیندی بسیار زمان‌بر و دشوار به‌شمار می‌آید. پلتفرم ما با استفاده از هوش مصنوعی، کلیدهای مولکولی ویژه‌ای را برای هدف‌گیری سلول‌های سرطانی طراحی می‌کند و این کار را با سرعتی باورنکردنی انجام می‌دهد، به‌گونه‌ای که یک مولکول پیش‌گام درمانی جدید می‌تواند ظرف ۴ تا ۶ هفته آماده شود.»

موشک‌های هدفمند علیه سرطان

پلتفرم هوش مصنوعی که توسط تیمی از دانشگاه فنی دانمارک (DTU) و مؤسسه تحقیقات اسکریپس در آمریکا توسعه یافته، با هدف حل یکی از چالش‌های بزرگ در ایمنی‌درمانی سرطان طراحی شده است. این پلتفرم نشان می‌دهد که چگونه دانشمندان می‌توانند درمان‌هایی هدفمند برای سلول‌های توموری تولید کنند، بدون آنکه به بافت‌های سالم آسیب برسانند.

به‌طور طبیعی، سلول‌های T با شناسایی قطعات خاصی از پروتئین‌ها (پپتیدها) که توسط مولکول‌هایی به نام pMHC روی سطح سلول‌ها ارائه می‌شوند، قادر به تشخیص سلول‌های سرطانی هستند. اما بهره‌برداری درمانی از این مکانیزم فرآیندی بسیار کند و پیچیده است، چرا که تنوع گیرنده‌های سلول‌های T در بدن انسان، طراحی یک درمان شخصی‌سازی‌شده را دشوار می‌سازد.

تقویت سیستم ایمنی بدن

در این مطالعه، پژوهشگران توانایی پلتفرم هوش مصنوعی را روی یکی از اهداف شناخته‌شده سرطان به نام NY-ESO-1 آزمایش کردند؛ مولکولی که در طیف گسترده‌ای از سرطان‌ها یافت می‌شود. تیم تحقیقاتی موفق شد یک مینی‌بایندر طراحی کند که با قدرت بالا به مولکول‌های pMHC حاوی NY-ESO-1 متصل شد.

زمانی که این پروتئین طراحی‌شده درون سلول‌های T قرار گرفت، یک محصول سلولی نوظهور ایجاد شد که پژوهشگران آن را سلول‌های IMPAC-T نام‌گذاری کردند. این سلول‌ها در آزمایش‌های آزمایشگاهی به‌طور مؤثر سلول‌های T را برای نابودی سلول‌های سرطانی هدایت کردند.

کریستوفر هاروم یوهانسن، پژوهشگر پسا‌دکترا و از نویسندگان این مطالعه در دانشگاه فنی دانمارک (DTU) می‌گوید: «دیدن عملکرد مؤثر این مینی‌بایندرها در آزمایشگاه، که کاملاً به‌صورت رایانه‌ای طراحی شده بودند، واقعاً هیجان‌انگیز بود»،

پژوهشگران همچنین از این روند برای طراحی بایندرهایی جهت هدف سرطانی موجود در یک بیمار مبتلا به ملانوما متاستاتیک استفاده کردند و با موفقیت بایندرهای مناسبی برای این هدف نیز تولید نمودند. این دستاورد ثابت کرد که این روش قابلیت به‌کارگیری در ایمنی‌درمانی‌های سفارشی‌شده برای اهداف نوظهور سرطانی را نیز دارد.

غربالگری درمان‌ها

یکی از گام‌های کلیدی در نوآوری این تیم پژوهشی، توسعه یک سیستم «بررسی ایمنی مجازی» بود. تیم تحقیق با استفاده از هوش مصنوعی، مینی‌بایندرهای طراحی‌شده را غربال کرده و آن‌ها را در مقایسه با مولکول‌های pMHC موجود در سلول‌های سالم ارزیابی کرد. این روش به آن‌ها اجازه داد تا مینی‌بایندرهایی را که ممکن بود عوارض جانبی خطرناک ایجاد کنند، پیش از آغاز هرگونه آزمایش شناسایی و حذف کنند.

سینه رِکر هادروپ، استاد دانشگاه فنی دانمارک (DTU) و از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: «دقت در درمان سرطان حیاتی است. با پیش‌بینی و حذف واکنش‌های متقاطع در همان مرحله طراحی، توانستیم ریسک مربوط به پروتئین‌های طراحی‌شده را کاهش داده و احتمال تولید یک درمان ایمن و مؤثر را افزایش دهیم.»

پنج سال تا آغاز درمان انسانی

تیموتی پاتریک جنکینز پیش‌بینی می‌کند که تا آماده‌سازی این روش برای آزمایش‌های بالینی اولیه در انسان، حدود پنج سال زمان نیاز خواهد بود. پس از آن، فرآیند درمان مشابه با درمان‌های فعلی سرطان با استفاده از سلول‌های T اصلاح‌شده ژنتیکی، موسوم به سلول‌های CAR-T، خواهد بود؛ روشی که اکنون برای درمان لنفوم و لوسمی به‌کار می‌رود.

در این روش، ابتدا نمونه‌ای از خون بیمار در بیمارستان گرفته می‌شود؛ مشابه یک آزمایش خون معمولی. سپس سلول‌های ایمنی از این نمونه خون استخراج شده و در آزمایشگاه دستکاری می‌شوند تا مینی‌بایندرهای طراحی‌شده توسط هوش مصنوعی را حمل کنند.
در مرحله بعد، این سلول‌های ایمنی تقویت‌شده به بدن بیمار بازگردانده می‌شوند، جایی که مانند موشک‌های هدفمند عمل کرده و سلول‌های سرطانی را با دقت شناسایی و نابود می‌کنند.

منبع خبر : sciencedaily