Изкуственият интелект в медицината
Изследователите са използвали генеративен изкуствен интелект (AI), за да направят напълно нови антитела. Това се случва за първи път и технологията все още е далеч от достигането на клиниките. Въпреки това модифицираният инструмент за проектиране на протеини може да ни улесни спрямо предизвикателствата, пред които сме изправени създавайки нови лекарства.
Работата за доказване на принципа, повдига възможността за внасяне на AI-насочван протеинов дизайн при терапевтичните антитела, който струва стотици милиарди долари.
Какво е антитяло?
Антителата са имунни молекули, които се прикрепят към протеини, замесени в конкретно заболяване. Това обикновено се прави с помощта на груби подходи, които включват имунизиране на животни или скрининг на огромен брой молекули.
Инструментите за изкуствен интелект, които могат да съкратят тези скъпи условия, имат потенциала да демократизират способността за проектиране на антитела.
Това е много обещаващо изследване, което представлява важна стъпка в прилагането на инструменти за проектиране на AI протеини за създаване на нови антитела.
Мини протеини
Учените използват AI инструмент, който спомага за трансформирането на протеиновия дизайн. Името му е RFdiffusion. Той позволява на изследователите да проектират мини протеини, които могат да се прикрепят към друг протеин по избор. Тези персонализирани протеини не приличат на антителата, които разпознават своите мишени чрез флопи вериги. Именно последните се оказват по-трудни за моделиране с AI.
За да преодолее това, екипът от учени модифицира RFdiffusion. Инструментът е базиран на невронна мрежа, подобна на тези, използвана от AI за генериране на изображения. Екипът прецизира мрежата, като я обучава на хиляди експериментално определени структури от антитела, прикрепени към техните мишени, както и реални примери за други подобни на антитела взаимодействия.
Генеративният AI за по-добри антитела
Използвайки този подход, изследователите проектират хиляди антитела, които разпознават специфични региони на няколко бактериални и вирусни протеини. В това число са и тези, които SARS-CoV-2 и грипните вируси използват, за да нахлуят в клетките. След това те създават подгрупа от своите проекти и тестват дали молекулите могат да се свържат с правилните цели.
Около един на 100 дизайна на антитела е работил според очакванията. Това е по-нисък процент на успех, отколкото екипът може да постигне с други видове протеини, проектирани от AI. Изследователите определят структурата на едно от грипните антитела, използвайки техника, наречена криоелектронна микроскопия. Те установяват, че тя разпознава предвидената част от целевия протеин.
Ранни доказателства
Няколко компании вече използват генеративен AI, за да помогнат за разработването на лекарства с антитела. Радиочестотната дифузия може да е от полза за справяне с лекарствени цели, които са се оказали предизвикателство, като G-протеин и мембранни протеини. Те са отговорни за контролиране на реакцията на клетката към външни химикали.
Новооткритите антитела все още са далеч от клиничните изпитания. Дизайнерските антитела не се свързват особено силно с целите си. Всяко антитяло, използвано терапевтично, ще се нуждае от неговите последователности, модифицирани така, че да приличат на естествените човешки антитела. Това няма да провокира имунна реакция.
Дизайнът на новите антитела е подобен на антителата с един домейн. Те приличат на тези, открити в камили и акули, а не на по-сложните протеини, на които се основават почти всички одобрени лекарства за антитела. Тези видове антитела са по-лесни за проектиране и изследване в лаборатория. Логично е вниманието да се насочи първо към тях.
