מודל בינה מלאכותית חדש יכול לשפר את תהליך גילוי התרופות והחיסונים על ידי חיזוי עד כמה רצפי mRNA ספציפיים ביעילות יפיקו חלבונים, באופן כללי וגם בסוגי תאים שונים. ההתקדמות החדשה, שפותחה באמצעות שותפות אקדמית-תעשייתית בין אוניברסיטת טקסס באוסטין וסנופי, עוזרת לחזות כמה תאי חלבון יפיקו, מה שיכול למזער את הצורך בניסוי ניסוי וטעייה, מה שמאיצב את הדור הבא של טיפולי mRNA.
RNA של Messenger (mRNA) מכיל הוראות שעבורן חלבונים לבצע וכיצד להפוך אותם, ומאפשרים לגופנו לצמוח ולבצע את תהליכי החיים היומיומיים. בין התחומים המבטיחים ביותר של בריאות ורפואה, היכולת לפתח חיסונים ותרופות mRNA חדשות – המסוגלות להילחם בנגיפים, סרטן והפרעות גנטיות – כוללת את התהליך המאתגר לעיתים קרובות של שידול תאים בגוף המטופל כדי לייצר מספיק חלבון מ mRNA טיפולי למחלה אפקטיבית.
הדגם החדש, שנקרא ריבון, עומד להנחות את העיצוב של טיפולים חדשים מבוססי mRNA על ידי הארת מה שיניב את הכמות הגבוהה ביותר של חלבון או חלקים ספציפיים למטרה טובה יותר בגוף כמו הלב או הכבד. הצוות תיאר את המודל שלהם היום באחד משני מאמרים קשורים בכתב העת Nature Biotechnology.
"כשהתחלנו את הפרויקט הזה לפני למעלה משש שנים, לא היה יישום ברור. היינו סקרנים אם תאים מתואמים אילו mRNA הם מייצרים וכמה יעיל הם מתורגמים לחלבונים. זהו הערך של מחקר מונע סקרנות. זה בונה את הבסיס להתקדמות כמו ריבון, שהופכים רק לאפשר הרבה יותר מאוחר."
יכול CENIK, פרופסור חבר, BIOSCIENCES MOLACULAR, אוניברסיטת טקסס, אוסטין
העבודה התאפשרה על ידי מימון תמיכה של המוסדות הלאומיים לבריאות, קרן וולש ומחשב העל Lonestar6 במרכז המחשוב המתקדם של טקסס.
בבדיקות שנמשכו יותר מ -140 סוגי תאי אנוש ועכבר, ריבון היה מדויק פי שניים בחיזוי יעילות התרגום כגישות קודמות. התקדמות זו עשויה להשאיל לחוקרים את היכולת לבצע תחזיות בתאים בדרכים שיכולות לעזור לזרז טיפולים לסרטן ומחלות זיהומיות ותורשתיות.
אתה יכול לחשוב על הדרך בה תאים בגופך הופכים חלבונים שכן הדרך בה צוות שפים עשוי לאפות עוגות. כדי לבשל חבורה של חלבונים, השפים באחד מהתאים שלך (ריבוזומים) מסתכלים על המתכון בספר הבישול החלבוני הייחודי שלך (AKA DNA), העתק את המתכון על כרטיסי שמו של Messenger RNAs (mRNAs) ואז לשלב רכיבים (חומצות אמינו) על פי המזין כדי לאפשר את העגומות (חלבונים).
חיסון ל- mRNA או טיפול טיפולי משדל את השפים הללו בתאים שלך לייצור חלבונים. במקרה של חיסון, הם עלולים לייצר חלבון שנמצא על פני הנגיף הפתוגני או תאי סרטן, למעשה מנופף דגל אדום גדול מול מערכת החיסון שלך כדי ליצור נוגדנים נגד הנגיף או סרטן. במקרה של הפרעה הנגרמת על ידי מוטציה גנטית, הם עלולים לייצר חלבון שגופך לא יכול לעשות כראוי בכוחות עצמו, והיפוך את ההפרעה.
לפני שפיתחו את המודל החזוי החדש שלהם, CENIK וצוות UT אצרו תחילה קבוצה של נתונים זמינים לציבור מיותר מ -10,000 ניסויים המודדים עד כמה מתורגמים mRNAs שונים ביעילות לחלבונים בסוגי תאי אנוש ועכברים שונים. לאחר שהם יצרו מערך אימונים זה, מומחי AI ומומחים למידת מכונות מ- UT ו- SANOFI התאגדו כדי לפתח את ריבון.
מטרה אחת של הכלי החיזוי היא ליום אחד ליצור טיפולים הממוקדים לסוג תאים מסוים, אמר סניק, שהוא גם סניף סניף במכון ODEN להנדסת חישוב ומדעי חישוב ומלומד CPRIT, וקיבל תמיכה מחקרית ממכון למניעת סרטן והמחקר של טקסס.
"אולי אתה צריך טיפול מהדור הבא שייעשה בכבד או בריאה או בתאי חיסון," אמר. "זה פותח הזדמנות לשנות את רצף ה- mRNA כדי להגדיל את הייצור של אותו חלבון בסוג התא הזה."
במאמר נלווה גם בביוטכנולוגיה טבעית, הצוות הדגים כי mRNAs עם פונקציות ביולוגיות קשורות מתורגמים לחלבונים ברמות דומות על פני סוגי תאים שונים. מדענים ידעו זה מכבר כי התהליך של תמלול גנים עם פונקציות קשורות ל- mRNA מתואם, אך לא הוכח בעבר כי תרגום mRNA לחלבונים מתואם גם הוא.
