בינה מלאכותית יוצרת "טילים" מולקולריים כדי לפגוע בתאי סרטן

טיפול סרטן מותאם אישית מגיע לרמה חדשה, כאשר חוקרים פיתחו פלטפורמת בינה מלאכותית שיכולה כעת להתאים אישית רכיבי חלבון ו"לחמש" את תאי החיסון של המטופל כדי להילחם בסרטן.

שיטה חדשה המתוארת בכתב העת Science מדגימה לראשונה כי ניתן לעצב חלבונים במחשב שיכולים לכוון מחדש תאי חיסון להרוג תאי סרטן באמצעות מולקולות pMHC.

זה מקטין באופן דרסטי את הזמן שלוקח למצוא מולקולות יעילות לטיפול בסרטן - מכמה שנים למספר שבועות.

"אנחנו למעשה יוצרים זוג עיניים חדש למערכת החיסון. טיפולי סרטן מותאמים אישית כיום מבוססים על מציאת קולטני תאי T במערכת החיסון של המטופל או התורם, שניתן להשתמש בהם בטיפול. זהו תהליך ארוך ומורכב מאוד. הפלטפורמה שלנו מעצבת מפתחות מולקולריים לזיהוי תאי סרטן באמצעות בינה מלאכותית, ועושה זאת במהירות מדהימה, מה שמאפשר פיתוח מולקולה מועמדת תוך 4-6 שבועות בלבד", מסביר טימותי פ. ג'נקינס, פרופסור חבר באוניברסיטה הטכנית של דנמרק (DTU) והמחבר האחרון של המחקר.

טילים ממוקדים נגד סרטן

פלטפורמת הבינה המלאכותית, שפותחה במשותף על ידי מומחים מ-DTU ומכון המחקר סקריפס (ארה"ב), פותרת אחת הבעיות המרכזיות בתחום האימונותרפיה: יצירת שיטות ממוקדות לטיפול בגידולים מבלי לפגוע ברקמה בריאה.

בדרך כלל, תאי T מזהים באופן טבעי תאי סרטן על ידי תגובה לפפטידים ספציפיים המוצגים על פני התא על ידי מולקולות pMHC. תרגום ידע זה לטיפול הוא תהליך איטי וקשה, במיוחד משום שמגוון קולטני תאי T אינדיבידואליים מונע פיתוח טיפולים אוניברסליים ומותאמים אישית.

חיזוק מערכת החיסון של הגוף

במחקר, המדענים בדקו את יעילות הפלטפורמה על מטרה ידועה, NY-ESO-1, הנמצאת בסוגים שונים של סרטן. הצוות הצליח להנדס מיני-בינדר שנקשר בחוזקה למולקולות pMHC של NY-ESO-1.

כאשר חלבון זה הוכנס לתאי T, הוא יצר מבנה תאי חדש שהחוקרים כינו תאי IMPAC-T. תאים אלה כיוונו ביעילות את תאי T להרוג תאי סרטן בניסויי מעבדה.

"זה היה מרגש להפליא לראות כיצד חלבונים קושרים מיניאטוריים, שתוכננו כולם במחשב, פועלים בצורה כה יעילה במעבדה", אומר הפוסט-דוקטורנט כריסטופר האורום יוהנסן, מחבר שותף של המחקר וחוקר ב-DTU.

המדענים השתמשו בפלטפורמה גם כדי להנדס חלבונים שמכוונים למטרה סרטנית שזוהתה בחולה עם מלנומה גרורתית, ויצרו בהצלחה תרכובות פעילות גם למטרה זו, מה שהוכיח כי ניתן ליישם את השיטה על מטרות סרטן אינדיבידואליות חדשות.

בדיקת אבטחה וירטואלית

המרכיב המרכזי של החידוש היה יצירת מבחן בטיחות וירטואלי. מדענים השתמשו בבינה מלאכותית כדי לסנן את המיני-בינדרים שיצרו, והשוו אותם למולקולות pMHC הקיימות על תאים בריאים. זה אפשר להם לסנן מולקולות שעלולות להיות מסוכנות לפני תחילת הניסויים.

"דיוק בטיפול בסרטן הוא קריטי. על ידי ניבוי וסילוק תגובות צולבות כבר בשלב התכנון, הצלחנו להפחית סיכונים ולהגדיל את הסבירות ליצירת טיפול בטוח ויעיל", מסבירה פרופסור מ-DTU ושותפה למחברת המחקר, סינה רקר הדרופ.

טיפול - לאחר חמש שנים

ג'נקינס מעריך שייקח עד חמש שנים לבצע את הניסויים הקליניים הראשונים בבני אדם. לאחר יישומם, השיטה תדמה לשיטות קיימות המשתמשות בתאי T מהונדסים גנטית, הנקראות טיפול CAR-T, המשמשות לטיפול בלימפומה ולוקמיה.

ראשית, נלקחת דם מהמטופל, כמו בבדיקה רגילה. מדם זה, תאי חיסון מופקים ומעובדים במעבדה על ידי הזרקת מיני-בינדרים שתוכננו על ידי בינה מלאכותית. לאחר מכן, תאי החיסון המשופרים מוחזרים למטופל, ופועלים כטילים מונחים, המאתרים ומשמידים במדויק תאי סרטן בגוף.