Междисциплинарная команда из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) в сотрудничестве с IBM Research применила искусственный интеллект для борьбы с раком. Они разработали виртуальную молекулярную библиотеку из тысяч «команд» для модификации Т-клеток. Результаты работы опубликованы в журнале Science.
Ранее эта область развивалась в основном за счет редактирования реальных, а не синтезированных молекул. Теперь новая модель позволит ученым предсказать, какие элементы (как природного, так и искусственного происхождения) необходимо включить или внедрить в клетку для того или иного поведения, чтобы она эффективно реагировала на различные заболевания.
Обычно в клеточной инженерии используются подходы по выбору или созданию рецепторов — молекул на поверхности клетки, которые анализируют внешнюю среду и указывают клетке, как ей действовать в определенной ситуации. Изменения в рецепторах помогают начать выполнять клетке новые функции.
Внедрение отредактированных рецепторов в Т-клетки (иммунные клетки) может перепрограммировать их на распознание и уничтожение раковых клеток. В этом исследовании авторы сосредоточили свое внимание на рецепторе CAR-T-клеток, содержащий цепочки аминокислот, называемых мотивами. Каждый мотив действует как командное «слово», определяя действие клетки. Многие из существующих CAR-T-клеток уничтожают раковые клетки не методично или последовательно, а с перерывами, что способствуют продолжению развития опухоли.
Специалисты предположили, что используя различные комбинации этих «слов» они смогут создать рецептор, который позволит CAR-T-клеткам выполнять свою работу непрерывно. Для этого они составили библиотеку из почти 2400 случайно скомбинированных команд с помощью новых методов машинного обучения и протестировали часть из них на Т-клетках, чтобы выявить, насколько эффективно они уничтожают лейкемию.
Сочетание нейросети с традиционной клеточной инженерией помогло сформировать инновационное синергетическое направление исследований. В дальнейшем ученые планируют расширить этот подход на разнообразных наборах экспериментальных данных и полностью переделать Т-клетки для борьбы с болезнями. Это откроет новые возможности при лечении аутоиммунных заболеваний или регенеративной медицины. В перспективе это поможет создать самообновляющиеся стволовые клетки, что устранит необходимость в донорской крови.