U inovativnoj studiji o glioblastomu, naučnici su koristili veštačku inteligenciju (AI) da reprogramiraju ćelije raka, pretvarajući ih u dendritičke ćelije (DC), koje mogu da identifikuju ćelije raka i usmere druge imune ćelije da ih ubiju.
Glioblastom je najčešći rak mozga kod odraslih i ujedno i najsmrtonosniji, sa manje od 10% pacijenata koji preživi pet godina nakon dijagnoze. Dok su novi pristupi kao što je imunoterapija napravili revoluciju u lečenju drugih karcinoma, oni su učinili malo za pacijente sa glioblastomom. To je delom zato što se ovi teško dostupni tumori mozga kriju iza krvno-moždane barijere, gde se imune ćelije bore da ih dosegnu i eliminišu.
Ali novo istraživanje, koje je predvodila Medicinska škola Keck sa USC-a, iskoristilo je AI da istraži koji geni kontrolišu sudbinu ćelije – na primer, da li se razvija u ćeliju srca, ćeliju pluća ili ćeliju raka.
Istraživači su identifikovali gene koji mogu reprogramirati ćelije glioblastoma, pretvarajući ih u imune ćelije unutar samog tumora tako da efikasno ciljaju svoje srodne ćelije raka radi uništenja.
Kod mišjih modela glioblastoma, pristup je povećao šanse za preživljavanje do 75%. Rezultati su objavljeni u časopisu Istraživanje imunologije raka.
„Ova revolucionarna studija koristi moć veštačke inteligencije da transformiše ćelije glioblastoma u ćelije koje aktiviraju imunitet, označavajući značajan napredak u imunoterapiji raka“, rekao je glavni autor studije David Tran, MD, Ph.D., vanredni profesor neurološke hirurgije i neurologije i šef odeljenja za neuroonkologiju na Medicinskom fakultetu Keck.
„Okretanjem sopstvenih ćelija raka protiv njega, mi utiremo put efikasnijim tretmanima i nudimo novu nadu pacijentima koji se bore sa ovim i mnogim drugim agresivnim karcinomima.
Pored svog rada na životinjskim modelima, istraživači su koristili veštačku inteligenciju da identifikuju skup gena koji mogu da konvertuju ljudske ćelije glioblastoma u ćelije imunog sistema. U budućnosti, naučnici bi mogli da isporuče taj genetski materijal pacijentima sa glioblastomom tako što će ga ugraditi u bezopasni virus, alat poznat kao virusni vektor.
„Prisiliti ćeliju sa 20.000 gena da postane nešto drugo je neverovatno složeno. Koristeći tradicionalne molekularne pristupe, to bi bilo gotovo nemoguće učiniti“, rekao je Tran, koji takođe ko-upravlja USC centar za tumore mozga u USC Norris Comprehensive Cancer Center. „AI nam pomaže da odgovorimo na neka kritična pitanja i daje nam moćan način da naučimo kako da manipulišemo sudbinom ćelije.“
DC igraju centralnu ulogu u aktiviranju imunološkog odgovora: uzorkuju antigene (kao što je iz ćelije raka) i predstavljaju ih drugim imunim ćelijama, uključujući armije T-ćelija, efikasno pokrećući napad punog obima.
Dokazi sugerišu da se DC mogu boriti protiv glioblastoma, ali naučnici još nisu pronašli pouzdan način da ih prođu kroz krvno-moždanu barijeru u neprijateljsko okruženje tumora. Reprogramiranjem ćelija raka koje se već nalaze unutar tumora, Tran i njegov tim su zaobišli ovaj veliki izazov.
Kada se manipuliše sudbinom ćelije, važno je uzeti u obzir specifičnost. Pretvaranje zdravih moždanih ćelija u DC, na primer, moglo bi da smanji tumor na mozgu, ali da izazove zdravstvene probleme.
„Ne želimo da pacijentu damo nešto što može da konvertuje sve vrste ćelija u DC“, rekao je Tran.
Sistem mašinskog učenja koji su on i njegov tim razvili bio je u stanju da ispita desetine hiljada gena i milione gen-genskih veza i identifikuje one koji mogu specifično ciljati ćelije glioblastoma i reprogramirati ih tako da liče na DC. Ova metoda vođena veštačkom inteligencijom razlikuje se od prethodnih istraživanja, koja su koristila ono što je poznato kao empirijski pristup za ručno identifikovanje gena koji kontrolišu sudbinu ćelije.
„Velika računarska moć veštačke inteligencije nam zaista pomaže da ubrzamo proces otkrivanja“, rekao je Tran.
Korišćeno uz druge imunoterapije, reprogramiranje ćelija glioblastoma značajno je poboljšalo imuni odgovor i stope preživljavanja kod mišjih modela glioblastoma. Kada se kombinuje sa terapijom imunoloških kontrolnih tačaka, novi pristup je poboljšao šanse za preživljavanje za 75%.
Kada se kombinuje sa klasičnom DC vakcinom, novi pristup je udvostručio šanse za preživljavanje. (Koristi se samostalno, ni terapija imunološke kontrolne tačke ni vakcina protiv DC nisu povećale šanse za preživljavanje kod pacijenata sa glioblastomom.)
Pored studije o dokazu koncepta na miševima, istraživači su koristili svoj sistem veštačke inteligencije da identifikuju skup ljudskih gena koji mogu da konvertuju ljudske ćelije glioblastoma u ćelije koje liče na DC. Zatim planiraju da fino podese tu listu, upakuju genetski materijal u virusni vektor i započnu početni krug testova bezbednosti i efikasnosti na životinjskim modelima.
„Želimo da proširimo pretragu, koristeći veštačku inteligenciju da nam pomogne da pronađemo najbolje moguće kombinacije dok se krećemo ka testiranju na pacijentima“, rekao je Tran.
Ako se pristup smatra sigurnim i efikasnim — što znači da poboljšava ishode za modele glioblastoma i ne izaziva neočekivane neželjene efekte — Tran i njegov tim će se prijaviti za odobrenje da započnu klinička ispitivanja na pacijentima za nekoliko godina.
U nastavku, oni se takođe nadaju da će koristiti svoj AI model da pronađu gene koji mogu reprogramirati druge vrste ćelija raka da se ponašaju kao DC.
