在研究人员开发出一种能够设计蛋白质组件并武装患者免疫细胞对抗癌症的人工智能平台后，更大规模的精准癌症治疗正逐步实现。这项新方法发表于科学期刊《Science》，首次证明了可以通过计算机设计蛋白质，重新定向免疫细胞以通过pMHC分子靶向癌细胞。
这将原本需要数年时间才能找到有效的癌症治疗分子的过程缩短到了几周。
“我们基本上是在为免疫系统创造一套新的‘眼睛’。目前个体化癌症治疗的方法是基于在患者或捐献者的免疫系统中找到所谓的T细胞受体用于治疗，这是一个非常耗时且具有挑战性的过程。我们的平台利用人工智能设计分子‘钥匙’来靶向癌细胞，速度惊人，可以在4到6周内准备好一种新的候选分子。”丹麦技术大学（DTU）副教授、研究通讯作者Timothy P. Jenkins表示。
精准打击癌症的“导弹”
该人工智能平台由丹麦技术大学（DTU）和美国斯克里普斯研究所（Scripps Research Institute）的团队共同开发，旨在解决癌症免疫疗法中的一大挑战，即如何生成针对肿瘤细胞的靶向治疗方案，同时避免对健康组织造成损害。
通常，T细胞通过识别细胞表面由pMHC分子呈递的特定蛋白质片段（称为肽）来自然识别癌细胞。然而，利用这一机制进行治疗往往是一个缓慢且具有挑战性的过程，因为人体自身T细胞受体的多样性使得个性化治疗难以实现。
增强人体免疫系统
在研究中，科学家们在一个广为人知的癌症靶点NY-ESO-1上测试了人工智能平台的效果，该靶点存在于多种癌症中。研究团队成功设计出一种能够紧密结合NY-ESO-1 pMHC分子的“迷你结合体”（minibinder）。当这种设计蛋白被插入T细胞后，研究人员创造出了一种名为“IMPAC-T”细胞的新型细胞产品，在实验室实验中，它有效地引导T细胞杀死癌细胞。
“看到这些完全在计算机上设计出来的迷你结合体在实验室中如此高效地发挥作用，真是令人兴奋。”研究共同作者、丹麦技术大学研究员Kristoffer Haurum Johansen表示。
研究人员还将该平台应用于一名转移性黑色素瘤患者体内识别出的癌症靶点，成功生成了针对该靶点的结合体。这表明该方法也可用于针对新的癌症靶点进行个性化免疫治疗。
治疗方案的筛选
研究人员创新的关键步骤之一是开发了“虚拟安全检查”机制。团队利用人工智能筛选他们设计的迷你结合体，并评估其与健康细胞表面pMHC分子的结合情况。这种方法使他们能够在实验前过滤掉可能引起危险副作用的迷你结合体。
“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，我们能够降低设计蛋白带来的风险，提高设计安全有效疗法的可能性。”丹麦技术大学教授、研究共同作者Sine Reker Hadrup表示。
从研发到治疗需五年时间
Timothy Patrick Jenkins预计，这种新方法将在五年内准备好进入首次人体临床试验。一旦方法成熟，治疗过程将类似于目前使用基因改造T细胞（即CAR-T细胞）治疗淋巴瘤和白血病的方式。患者首先在医院抽血，类似于常规的血液检查。然后从血液样本中提取免疫细胞，并在实验室中进行改造，使其携带人工智能设计的迷你结合体。这些增强型免疫细胞将被送回患者体内，像精准的导弹一样，找到并消灭体内的癌细胞。
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