الذكاء الاصطناعي يُنشئ "صواريخ" جزيئية لاستهداف الخلايا السرطانية

يصل العلاج الشخصي للسرطان إلى مستوى جديد حيث قام الباحثون بتطوير منصة الذكاء الاصطناعي التي يمكنها الآن تخصيص مكونات البروتين و"تسليح" الخلايا المناعية للمريض لمحاربة السرطان.

أظهرت طريقة جديدة تم وصفها في مجلة Science لأول مرة أنه من الممكن تصميم بروتينات على جهاز كمبيوتر يمكنها إعادة توجيه الخلايا المناعية لقتل الخلايا السرطانية باستخدام جزيئات pMHC.

ويؤدي هذا إلى تقليل الوقت المستغرق للعثور على جزيئات فعالة لعلاج السرطان بشكل جذري - من عدة سنوات إلى عدة أسابيع.

نحن نعمل بشكل أساسي على ابتكار آلية جديدة لجهاز المناعة. تعتمد علاجات السرطان المُخصصة حاليًا على إيجاد ما يُسمى بمستقبلات الخلايا التائية في الجهاز المناعي للمريض أو المتبرع، والتي يُمكن استخدامها في العلاج. هذه عملية طويلة ومعقدة للغاية. تُصمم منصتنا مفاتيح جزيئية للتعرف على الخلايا السرطانية باستخدام الذكاء الاصطناعي، وتفعل ذلك بسرعة مذهلة، مما يسمح بتطوير جزيء مُرشح في غضون 4-6 أسابيع فقط، كما يوضح تيموثي ب. جينكينز، الأستاذ المشارك في الجامعة التقنية في الدنمارك (DTU) والمؤلف الأخير للدراسة.

صواريخ موجهة ضد السرطان

تحل منصة الذكاء الاصطناعي، التي تم تطويرها بشكل مشترك من قبل متخصصين من جامعة DTU ومعهد سكريبس للأبحاث (الولايات المتحدة الأمريكية)، إحدى المشكلات الرئيسية في مجال العلاج المناعي: إنشاء طرق مستهدفة لعلاج الأورام دون الإضرار بالأنسجة السليمة.

عادةً، تتعرف الخلايا التائية طبيعيًا على الخلايا السرطانية من خلال الاستجابة لببتيدات محددة تُعرض على سطح الخلية بواسطة جزيئات pMHC. يُعدّ تحويل هذه المعرفة إلى علاج عملية بطيئة وصعبة، خاصةً وأنّ تنوع مستقبلات الخلايا التائية الفردية يحول دون تطوير علاجات شاملة ومخصصة.

تقوية جهاز المناعة في الجسم

في الدراسة، اختبر العلماء فعالية المنصة على هدف معروف، وهو NY-ESO-1، الموجود في أنواع مختلفة من السرطان. ونجح الفريق في هندسة رابط صغير يرتبط ارتباطًا وثيقًا بجزيئات pMHC الخاصة بـ NY-ESO-1.

عند إدخال هذا البروتين في الخلايا التائية، نتج عنه تكوين خلوي جديد أطلق عليه الباحثون اسم خلايا IMPAC-T. وقد وجّهت هذه الخلايا الخلايا التائية بفعالية لقتل الخلايا السرطانية في التجارب المعملية.

يقول كريستوفر هاوروم يوهانسن، الباحث المشارك في الدراسة والباحث في جامعة دلهي للتكنولوجيا: "كان من المثير للغاية أن نرى كيف تعمل البروتينات الصغيرة الرابطة، المصممة بالكامل على جهاز كمبيوتر، بكفاءة عالية في المختبر".

كما استخدم العلماء المنصة لتصميم بروتينات تستهدف هدف السرطان الذي تم تحديده في مريض مصاب بالورم الميلانيني النقيلي، ونجحوا في إنشاء مركبات فعالة لهذا الغرض أيضًا، مما يثبت أنه يمكن تطبيق الطريقة على أهداف سرطانية فردية جديدة.

فحص الأمان الافتراضي

كان العنصر الأساسي في هذا الابتكار هو إنشاء اختبار أمان افتراضي. استخدم العلماء الذكاء الاصطناعي لفحص الروابط الصغيرة التي ابتكروها، ومقارنتها بجزيئات pMHC الموجودة في الخلايا السليمة. سمح لهم هذا بتصفية الجزيئات التي يحتمل أن تكون خطرة قبل بدء التجارب.

تُعد الدقة في علاج السرطان أمرًا بالغ الأهمية. فمن خلال التنبؤ بالتفاعلات المتقاطعة والقضاء عليها في مرحلة التصميم، تمكنا من تقليل المخاطر وزيادة احتمالية ابتكار علاج آمن وفعال، كما توضح سين ريكر هادروب، الأستاذة في جامعة دلهي للتكنولوجيا والمؤلفة المشاركة في الدراسة.

العلاج - بعد خمس سنوات

يُقدّر جينكينز أن إجراء أولى التجارب السريرية على البشر سيستغرق ما يصل إلى خمس سنوات. وبمجرد تطبيقها، ستُشبه هذه الطريقة الأساليب الحالية التي تستخدم الخلايا التائية المُعدّلة وراثيًا، والتي تُسمى علاج CAR-T، والمُستخدم لعلاج الليمفوما وسرطان الدم.

أولاً، يُسحب دم المريض، كما في الفحص العادي. من هذا الدم، تُستخرج الخلايا المناعية وتُعدّل في المختبر عن طريق حقنها بروابط صغيرة مُصممة بالذكاء الاصطناعي. ثم تُعاد الخلايا المناعية المُعززة إلى المريض، وتعمل كصواريخ مُوجهة، تُحدد بدقة الخلايا السرطانية في الجسم وتُدمرها.