人工智能创造分子“导弹”瞄准癌细胞

随着研究人员开发出一种人工智能平台，该平台现在可以定制蛋白质成分并“武装”患者的免疫细胞来对抗癌症，个性化癌症治疗正在达到一个新的水平。

《科学》杂志描述的一种新方法首次证明，可以在计算机上设计蛋白质，利用 pMHC 分子重新引导免疫细胞杀死癌细胞。

这从根本上缩短了寻找有效癌症治疗分子所需的时间——从几年缩短到几周。

“我们实际上是在为免疫系统打造一双新的眼睛。目前的个性化癌症治疗基于在患者或捐赠者的免疫系统中寻找可用于治疗的T细胞受体。这是一个非常漫长而复杂的过程。我们的平台利用人工智能设计识别癌细胞的分子钥匙，并且速度惊人，只需4-6周即可开发出候选分子，”丹麦技术大学（DTU）副教授、该研究的最后一位作者Timothy P. Jenkins解释道。

针对癌症的导弹

该人工智能平台由丹麦技术大学和美国斯克里普斯研究所的专家联合开发，解决了免疫治疗领域的一个关键问题：创建针对性治疗肿瘤的方法，而不会损害健康组织。

通常，T 细胞通过对 pMHC 分子在细胞表面展示的特定肽作出反应来自然识别癌细胞。将这一知识转化为治疗是一个缓慢而艰难的过程，尤其是由于个体 T 细胞受体的多样性阻碍了通用、个性化治疗的发展。

增强人体免疫系统

在这项研究中，科学家们测试了该平台对已知靶点NY-ESO-1的有效性，该靶点存在于多种癌症中。研究团队成功设计出一种能够与NY-ESO-1 pMHC分子紧密结合的微型结合剂。

当这种蛋白质被插入T细胞时，它产生了一种新的细胞结构，研究人员称之为IMPAC-T细胞。这些细胞在实验室实验中有效地引导T细胞杀死癌细胞。

“看到完全在计算机上设计的微型结合蛋白在实验室中如此高效地工作，真是令人兴奋不已，”该研究的共同作者，丹麦技术大学的研究员博士后 Christoffer Haurum Johansen 说。

科学家还利用该平台设计蛋白质来针对转移性黑色素瘤患者体内发现的癌症靶点，并成功地为此目的创建了活性化合物，证明该方法可应用于新的个体癌症靶点。

虚拟安全检查

这项创新的关键要素是创建了虚拟安全测试。科学家利用人工智能筛选他们研发的微型结合剂，并将其与健康细胞中存在的pMHC分子进行比较。这使得他们在实验开始前就能过滤掉潜在的危险分子。

“癌症治疗的精准性至关重要。通过在设计阶段预测和消除交叉反应，我们能够降低风险并提高开发安全有效疗法的可能性。”丹麦技术大学教授、该研究的共同作者Sine Reker Hadrup解释道。

治疗——五年后

詹金斯估计，首次人体临床试验将耗时五年。一旦实施，该方法将类似于现有的使用基因改造T细胞（称为CAR-T疗法）治疗淋巴瘤和白血病的方法。

首先，像常规检查一样，从患者体内抽取血液。然后，从血液中提取免疫细胞，并在实验室中通过注射人工智能设计的微型粘合剂进行修饰。增强后的免疫细胞随后被注入患者体内，如同导弹般精准地发现并摧毁体内的癌细胞。