人工智能可以在短短几周内将免疫细胞变成精确的癌症杀手

一种突破性的人工智能系统，可以设计出以蛋白质为基础的键，训练患者的免疫细胞，以极高的精度攻击癌症，正在彻底改变癌症免疫治疗。这种方法能够将开发时间从几年缩短到几周，并成功地在已知和患者特异性肿瘤靶点上进行了测试。该平台使用虚拟安全筛查来避免有害的副作用，代表了个性化医疗的飞跃。

研究人员开发出一种人工智能平台，可以定制蛋白质成分，武装患者的免疫细胞来对抗癌症，这使大规模的精确癌症治疗更近了一步。这项发表在科学杂志《科学》（Science）上的新方法首次证明，有可能在计算机中设计蛋白质，通过pMHC分子将免疫细胞重定向到靶向癌细胞。

这极大地缩短了寻找治疗癌症的有效分子的过程，从几年缩短到几周。

“我们实际上是在为免疫系统创造一套新的眼睛。目前个体癌症治疗的方法是基于在患者或供体的免疫系统中发现可用于治疗的所谓t细胞受体。这是一个非常耗时和具有挑战性的过程。我们的平台使用人工智能平台设计针对癌细胞的分子键，它以令人难以置信的速度完成，因此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 Patrick Jenkins说。

针对癌症的导弹

该人工智能平台由DTU和美国斯克里普斯研究所的一个团队开发，旨在通过展示科学家如何为肿瘤细胞产生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细胞自然地通过识别特定的蛋白质片段来识别癌细胞，这些蛋白质片段被称为肽，由pmhc分子呈现在细胞表面。利用这些知识进行治疗是一个缓慢而具有挑战性的过程，通常是因为人体自身t细胞受体的变化使得创造个性化治疗变得具有挑战性。

增强身体的免疫系统

在这项研究中，研究人员测试了人工智能平台在一种众所周知的癌症靶点NY-ESO-1上的强度，这种靶点存在于多种癌症中。该团队成功地设计了一种与NY-ESO-1 pMHC分子紧密结合的微型粘合剂。将设计的蛋白质插入T细胞后，产生了一种独特的新细胞产物，研究人员将其命名为“IMPAC-T”细胞，在实验室实验中有效地引导T细胞杀死癌细胞。

该研究的合著者、DTU研究员、博士后克里斯托弗·豪鲁姆·约翰森（Kristoffer Haurum Johansen）说：“这些微型粘合剂完全是在电脑上制作的，看到它们在实验室里如此有效地工作，真是令人兴奋。”

研究人员还将该管道应用于为转移性黑色素瘤患者确定的癌症靶点设计结合物，并成功地为该靶点生成了结合物。这证明该方法也可用于针对新型癌症靶点的定制免疫治疗。

筛选治疗方法

研究人员创新的关键一步是“虚拟安全检查”的发展。该团队使用人工智能筛选他们设计的微型粘合剂，并评估它们与健康细胞上发现的pMHC分子的关系。这种方法使他们能够在进行任何实验之前过滤掉可能导致危险副作用的微型粘合剂。

“癌症治疗的精准性至关重要。通过在设计阶段预测和排除交叉反应，我们能够降低与设计蛋白质相关的风险，并增加设计安全有效疗法的可能性，”DTU教授和该研究的合著者Sine Reker Hadrup说。

5年治疗

Timothy Patrick Jenkins预计，在这种新方法准备好在人体上进行初步临床试验之前，最多需要五年的时间。一旦该方法准备就绪，治疗过程将类似于目前使用基因修饰的T细胞（即CAR-T细胞）进行的癌症治疗，CAR-T细胞目前用于治疗淋巴瘤和白血病。患者将首先在医院抽血，类似于常规血液检查。然后，他们的免疫细胞将从血液样本中提取出来，并在实验室中进行修饰，以携带人工智能设计的微型粘合剂。这些增强的免疫细胞被送回病人体内，它们就像有针对性的导弹一样，精确地发现并消除体内的癌细胞。