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一种新方法可以在短短 4-6 周内生产出定制设计的蛋白质，可以武装人体免疫系统的 T 细胞来攻击和杀死癌细胞。
研究人员开发出一种人工智能平台，可以定制蛋白质成分，并武装患者的免疫细胞对抗癌症，这使得更大规模的精准癌症治疗离我们更近一步。这项发表在科学期刊《科学》上的新方法首次证明，利用计算机设计蛋白质，通过pMHC分子引导免疫细胞靶向癌细胞是可行的。
这大大缩短了寻找有效癌症治疗分子的过程，从数年缩短至数周。
“我们实际上是在为免疫系统打造一双新的眼睛。目前个体癌症治疗方法是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。这是一个非常耗时且充满挑战的过程。我们的平台利用人工智能平台设计靶向癌细胞的分子钥匙，而且速度惊人，新的先导分子可以在4-6周内准备好，”丹麦技术大学（DTU）副教授、该研究的最后作者Timothy P. Jenkins说道。
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团队开发，旨在通过展示科学家如何针对肿瘤细胞进行靶向治疗并避免损害健康组织来解决癌症免疫治疗中的一个重大挑战。
正常情况下，T 细胞通过识别由称为 pMHC 的分子在细胞表面呈现的特定蛋白质片段（称为肽）来自然识别癌细胞。利用这些知识进行治疗是一个缓慢而富有挑战性的过程，通常是因为人体自身 T 细胞受体的差异使得创建个性化治疗变得具有挑战性。
在这项研究中，研究人员在一个众所周知的癌症靶点NY-ESO-1上测试了该AI平台的强度，该靶点存在于多种癌症中。该团队成功设计了一种能够与NY-ESO-1 pMHC分子紧密结合的微型结合剂。当这种设计的蛋白质被插入T细胞后，它产生了一种独特的新型细胞产物，研究人员将其命名为“IMPAC-T”细胞，这种细胞产物在实验室实验中有效地引导T细胞杀死癌细胞。
“这些微型粘合剂完全是在计算机上创建的，并且在实验室中如此有效地发挥作用，这真是令人兴奋不已，”该研究的共同作者、丹麦技术大学的研究员博士后 Kristoffer Haurum Johansen 说。
研究人员还利用该流程设计了针对转移性黑色素瘤患者中发现的癌症靶点的结合物，并成功生成了该靶点的结合物。这表明该方法也可用于针对新型癌症靶点的定制免疫疗法。
研究人员创新的关键一步是开发了“虚拟安全检查”。团队利用人工智能筛选他们设计的微型结合剂，并评估它们与健康细胞中发现的pMHC分子的相关性。这种方法使他们能够在进行任何实验之前筛选出可能引起危险副作用的微型结合剂。
“癌症治疗的精准性至关重要。通过在设计阶段预测并排除交叉反应，我们能够降低与设计蛋白质相关的风险，并提高设计出安全有效疗法的可能性。”丹麦技术大学教授、该研究的合著者Sine Reker Hadrup说道。
Timothy Patrick Jenkins预计，这项新方法需要五年时间才能投入人体临床试验。一旦方法成熟，其治疗过程将类似于目前使用基因改造T细胞（即CAR-T细胞）的癌症治疗方法，CAR-T细胞目前用于治疗淋巴瘤和白血病。患者首先需要在医院抽血，类似于常规血液检查。然后，他们的免疫细胞将从血样中提取出来，并在实验室中进行改造，使其携带人工智能设计的微型结合剂。这些增强的免疫细胞将被输回患者体内，像定向导弹一样精准地找到并消灭体内的癌细胞。
De novo-designed pMHC binders facilitate T cell-mediated cytotoxicity towards cancer cells
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