במחקר חדשני חדש על גליובלסטומה, מדענים השתמשו בבינה מלאכותית (AI) כדי לתכנת מחדש תאים סרטניים, תוך המרתם לתאים דנדריטים (DCs), שיכולים לזהות תאים סרטניים ולכוון תאי חיסון אחרים להרוג אותם.
גליובלסטומה היא סרטן המוח השכיח ביותר במבוגרים וגם הקטלני ביותר, כאשר פחות מ-10% מהחולים שורדים חמש שנים לאחר האבחנה. בעוד שגישות חדשות כגון אימונותרפיה חוללו מהפכה בטיפול בסוגי סרטן אחרים, הן עשו מעט לחולים עם גליובלסטומה. זה בין השאר בגלל שגידולי המוח שקשה להגיע אליהם מסתתרים מאחורי מחסום הדם-מוח, שבו תאי החיסון נאבקים להגיע אליהם ולחסל אותם.
אבל מחקר חדש, שנתמך בחלקו על ידי המכון הלאומי לבריאות ובראשם בית הספר לרפואה Keck של USC, מינף את הבינה המלאכותית כדי לחקור אילו גנים שולטים בגורל התא – האם הוא מתפתח לתא לב, לתא ריאה או לתא ריאות. תא סרטני, למשל. החוקרים זיהו גנים שיכולים לתכנת מחדש תאי גליובלסטומה, להמיר אותם לתאי חיסון בתוך הגידול עצמו, כך שהם מכוונים ביעילות לתאי הסרטן שלהם להרס.
בדגמי עכברים של גליובלסטומה, הגישה הגדילה את סיכויי ההישרדות בעד 75%. התוצאות פורסמו זה עתה ב מחקר אימונולוגיה של סרטןכתב עת של האגודה האמריקאית לחקר הסרטן.
מחקר פורץ דרך זה ממנף את הכוח של AI להפוך תאי גליובלסטומה לתאים המפעילים את מערכת החיסון, מה שמסמן התקדמות משמעותית באימונותרפיה של סרטן. על ידי הפניית התאים של הסרטן עצמו נגדו, אנו סוללים את הדרך לטיפולים יעילים יותר ומציעים תקווה חדשה לחולים הנאבקים בסרטן זה ובסרטן אגרסיבי רבים אחרים".
דיוויד טראן, MD, PhD, המחבר הראשי של המחקר, פרופסור חבר לכירורגיה נוירולוגית ונוירולוגיה וראש חטיבה לנוירו-אונקולוגיה בבית הספר לרפואה קק
בנוסף לעבודתם במודלים של בעלי חיים, חוקרים השתמשו בבינה מלאכותית כדי לזהות קבוצה של גנים שיכולים להמיר תאי גליובלסטומה אנושית לתאי חיסון. בעתיד, מדענים יוכלו להעביר את החומר הגנטי הזה לחולי גליובלסטומה על ידי הטמעתו בתוך וירוס תמים, כלי המכונה וקטור ויראלי.
"להכריח תא עם 20,000 גנים להפוך למשהו אחר הוא מורכב להפליא. שימוש בגישות מולקולריות מסורתיות, זה יהיה כמעט בלתי אפשרי לעשות זאת", אמר טראן, שגם מנהל את המרכז לגידולי מוח של USC במרכז USC נוריס מקיף לסרטן. "AI עוזרת לנו לענות על כמה שאלות קריטיות ונותנת לנו דרך רבת עוצמה ללמוד כיצד לתמרן את גורל התא."
שליטה בגורל התא
DCs ממלאים תפקיד מרכזי בהפעלת התגובה החיסונית: הם דוגמים אנטיגנים (כגון מתא סרטני) ומציגים אותם לתאי חיסון אחרים, כולל צבאות של תאי T, וגורמים למעשה להתקפה בקנה מידה מלא.
עדויות מצביעות על כך ש-DCs יכולים להילחם בגליובלסטומה, אבל מדענים עדיין לא מצאו דרך אמינה להעביר אותם מעבר למחסום הדם-מוח ולהיכנס לסביבה העוינת של גידול. על ידי תכנות מחדש של תאים סרטניים שכבר נמצאים בתוך הגידול, טראן וצוותו עקפו את האתגר הגדול הזה.
כאשר עושים מניפולציות על גורלו של תא, שיקול חשוב אחד הוא הספציפיות. המרת תאי מוח בריאים ל-DCs, למשל, עלולה לכווץ גידול במוח אבל לגרום לבעיות בריאותיות.
"אנחנו לא רוצים לתת משהו למטופל שיכול להמיר כל מיני תאים ל-DCs", אמר טראן.
מערכת למידת המכונה שהוא וצוותו פיתחו הצליחה לבצע שאילתות של עשרות אלפי גנים ומיליוני קשרים בין גן לגן ולזהות את אלה שיכולים לכוון ספציפית לתאי גליובלסטומה ולתכנת אותם מחדש כדי להידמות ל-DCs. שיטה זו מונעת בינה מלאכותית שונה ממחקר קודם, שהשתמש במה שמכונה גישה אמפירית לזיהוי ידני של גנים השולטים בגורל התא.
"כוח החישוב הגבוה של AI באמת עוזר לנו להאיץ את תהליך הגילוי", אמר טראן.
בשימוש לצד אימונותרפיות אחרות, תכנות מחדש של תאי גליובלסטומה הגביר משמעותית את התגובה החיסונית ואת שיעורי ההישרדות במודלים של גליובלסטומה של עכברים. בשילוב עם טיפול בנקודת ביקורת חיסונית, הגישה החדשה שיפרה את סיכויי ההישרדות ב-75%. בשילוב עם חיסון DC קלאסי, הגישה החדשה הכפילה את סיכויי ההישרדות. (בשימוש לבד, לא טיפול בנקודת ביקורת חיסונית ולא חיסון DC הגדילו את הסיכוי להישרדות בחולים עם גליובלסטומה.)
מתקדמים לקראת ניסויים קליניים
בנוסף למחקר הוכחת מושג בעכברים, החוקרים השתמשו במערכת ה-AI שלהם כדי לזהות קבוצה של גנים אנושיים שיכולים להמיר תאי גליובלסטומה אנושית לתאים הדומים ל-DCs. לאחר מכן, הם מתכננים לכוונן את הרשימה הזו, לארוז את החומר הגנטי לוקטור ויראלי ולהתחיל בסבב ראשוני של בדיקות בטיחות ויעילות במודלים של בעלי חיים.
"אנחנו רוצים להרחיב את החיפוש, תוך שימוש בבינה מלאכותית כדי לעזור לנו למצוא את השילובים הטובים ביותר ככל שאנו מתקדמים לקראת בדיקות בחולים", אמר טראן.
אם הגישה נחשבת בטוחה ויעילה – כלומר היא משפרת את התוצאות עבור מודלים של גליובלסטומה ואינה גורמת לתופעות לוואי בלתי צפויות – טראן והצוות שלו יבקשו אישור להתחיל ניסויים קליניים בחולים בעוד מספר שנים. בהמשך, הם גם מקווים להשתמש במודל ה-AI שלהם כדי למצוא גנים שיכולים לתכנת מחדש סוגים אחרים של תאים סרטניים להתנהג כמו DCs.
על המחקר הזה
בנוסף לטראן, המחברים הנוספים של המחקר הם טיאני ליו, סון בי לה ודונגג'יאנג צ'ן מהמחלקה לנוירו-אונקולוגיה, המחלקות לכירורגיה נוירולוגית ונוירולוגיה ומרכז גידולי המוח של USC, בית הספר לרפואה קק של USC, אוניברסיטת דרום קליפורניה; ודן ג'ין, מתיו סבסטיאן, אלברטו ריבה ורויואן ליו מהמכללה לרפואה של אוניברסיטת פלורידה, גיינסוויל, פלורידה.
עבודה זו נתמכה על ידי המכון הלאומי לסרטן של המכונים הלאומיים לבריאות (R42CA228875, R01CA238387, P30CA014089 ו-F30CA232641) ותוכנית המחקר של Bankhead Coley של מחלקת הבריאות של פלורידה (6BC04).
