研究者らは、数週間以内にタンパク質を設計し、T 細胞ががん細胞を正確に標的にして排除できるようにする画期的な AI プラットフォームを開発し、新しいがん治療法の開発期間を大幅に短縮しました。
研究者らは、がんの精密治療を変革し、新たな治療用タンパク質の開発に必要な時間を大幅に短縮できる革新的な AI ベースのプラットフォームを開発しました。
この方法は、 公表 サイエンス誌に掲載されたこの論文は、免疫システムの重要な構成要素であるT細胞を武装させ、がん細胞を効果的に標的とし破壊する分子「ミサイル」を設計する人工知能の能力を実証しています。この進歩により、新しいがん治療タンパク質の開発期間は数年から数週間に短縮される可能性があります。
「私たちは本質的に、免疫システムの新たな目を作り出しているのです」と、最終著者でデンマーク工科大学（DTU）准教授のティモシー・P・ジェンキンス氏はニュースリリースで述べています。「現在の個々のがん治療法は、患者またはドナーの免疫システムにおいて、治療に使用できるいわゆるT細胞受容体を見つけることに基づいています。これは非常に時間がかかり、困難なプロセスです。私たちのプラットフォームは、AIプラットフォームを用いてがん細胞を標的とする分子の鍵を設計します。しかも、驚異的なスピードでこれを実行するため、4～6週間以内に新たなリード分子を準備することができます。」
この先駆的なAIプラットフォームは、DTUと米国スクリプス研究所の研究者による共同研究によって誕生しました。彼らの目標は、がん免疫療法における最も喫緊の課題の一つである、健康な組織を傷つけずに腫瘍細胞を正確に攻撃する標的治療の設計を効率化することでした。
通常、T細胞は、ペプチド主要組織適合性複合体（pMHC）と呼ばれる分子によって細胞表面に提示される特定のタンパク質断片（ペプチド）を認識することでがん細胞を検出します。しかし、この自然なプロセスを利用した治療用タンパク質の産生は、患者ごとにT細胞受容体が異なるため、非常に時間がかかり、複雑です。
本研究では、このプラットフォームの有効性を、様々ながん種に広く見られるNY-ESO-1と呼ばれるよく知られたがん標的において検証しました。研究者らは、NY-ESO-1 pMHC分子に強く結合するミニバインダーを設計することで、「IMPAC-T」細胞と呼ばれる改変T細胞を作製し、実験室実験においてT細胞にがん細胞を殺傷させることに成功しました。
「完全にコンピューター上で作成されたこれらのミニバインダーが実験室で非常に効果的に機能するのを見るのは非常に興奮しました」と、DTUの博士研究員で共著者のクリストファー・ハウラム・ヨハンセン氏は付け加えた。
研究チームはまた、転移性黒色腫患者のがん標的に対する結合剤を設計することで、このプラットフォームの汎用性を実証しました。これは、この方法が様々ながん標的に対する個別化免疫療法の開発に可能性を秘めていることを示しています。
このプロセスにおける重要なイノベーションは、「バーチャルセーフティチェック」の開発でした。研究者たちはAIを用いて、設計したミニバインダーを健康な細胞上のpMHC分子に対してスクリーニングし、有害な副作用を引き起こす可能性のある分子を排除しました。この予防的措置は、結果として得られる治療の安全性と有効性を高めることを目的としています。
「がん治療においては、精度が極めて重要です。設計段階で交差反応を予測し、排除することで、設計したタンパク質に関連するリスクを低減し、安全で効果的な治療法を設計できる可能性を高めることができました」と、共著者でDTU教授のSine Reker Hadrup氏は付け加えました。
この技術はまだ実験段階ですが、ジェンキンス氏は5年以内に最初のヒト臨床試験の準備が整うと予想しています。治療プロセスは、患者から血液を採取し、研究室でAI設計のミニバインダーを用いてT細胞を改変し、強化された免疫細胞を患者に再注入するというものです。これらの改変されたT細胞は、精密誘導ミサイルのように体内のがん細胞を探し出して排除します。
出典： デンマーク工科大学