Yapay Zeka Kullanılarak, Kanserle Savaşan Bağışıklık Hücreleri için Haftalar İçinde Tespit Edilebilen Bir Tür “GPS” Geliştirildi

Araştırmacıların 24 Temmuz’da Science dergisinde bildirdiğine göre, bu sistem, tıpkı Google Haritalar’ın yolcuları bir adrese yönlendirmesi gibi, bağışıklık hücrelerinin kansere odaklanmasına yardımcı olan moleküler bir yön bulma mekanizması olarak işliyor. Sistem, özünde, yapay zeka tarafından özel olarak tasarlanmış küçük proteinlere dayanıyor.

Bu yaklaşım, bir tür immünoterapi yöntemi olarak tanımlanıyor ve şimdilik “çok temel bir kavram kanıtı” olarak görülüyor. Danimarka Teknik Üniversitesi’nden tıbbi biyoteknoloji uzmanı Timothy Jenkins, araştırma ekibinin nihai hedefinin, doktorların bireysel hastalara özel olarak uygulayabileceği yeni tedavi yöntemleri geliştirmek olduğunu belirtiyor.

Seattle’daki Fred Hutch Kanser Merkezi’nde immünoterapi araştırmacısı olarak görev yapan Stanley Riddell, çalışmayı şu sözlerle değerlendiriyor: “Bu heyecan verici bir gelişme.” Araştırmanın erken aşamada olduğunu kabul etmekle birlikte, yapay zeka modellerinin sentetik protein tasarımındaki gücünü gözler önüne serdiğini söylüyor. “Bu tür modeller, kanserin de ötesine geçecek şekilde çok çeşitli hastalıklar için tamamen yeni bir tedavi sınıfı oluşturma potansiyeline sahip.”

Aslında Jenkins ve ekibi, yılın başlarında tıbbın başka bir alanında benzer bir YZ gelişmesini duyurmuştu: yılan sokmaları için daha etkili panzehirler geliştirmeye yardımcı olabilecek YZ-tasarımı proteinler. Şimdi ise araştırmacılar, yapay zeka sistemlerini kanserle mücadeleye yönlendirmiş durumda.

Ekip, bağışıklık sisteminde doğal olarak bulunan T hücrelerinin kanser arama potansiyelini artırmanın yollarını arıyordu. T hücreleri kanserle savaşma kapasitesine sahip olsa da, hedefi tanımakta zaman zaman zorlanabiliyor. Jenkins’in ekibi, bu hücreleri genetik olarak yeniden programlayarak yüzeylerine özel olarak tasarlanmış minik proteinler yerleştirdi. Bu proteinler, GPS işlevi görerek T hücrelerini kanserli hücrelere yönlendirdi. Yapılan çalışma, CAR T hücre terapisi ve TCR terapisi gibi diğer immünoterapi tekniklerinden esinleniyor. Bu yöntemlerin ortak amacı, bağışıklık hücrelerinin anti-kanser yeteneklerini güçlendirmek.

Özel proteinlerin tasarımı için araştırmacılar üç farklı yapay zeka aracından yararlandı. İlk olarak, ekip, kanser hedefinin yapısını RFdiffusion adlı üretici YZ modeline girdi. Model, bilinen protein yapıları ve amino asit dizileri üzerine eğitilmişti. RFdiffusion, hedefe tam uyum sağlayacak protein şekilleri önerdi — adeta bir kilidi açacak anahtar gibi. İkinci bir YZ modeli, bu önerilen şekilleri oluşturabilecek amino asit dizilerini tahmin etti. Bu diziler, 3 boyutlu yapıya katlandıklarında istenen şekli alacak proteinleri oluşturacaktı.

Jenkins ve ekibi, ardından on binlerce protein tasarımını inceledi ve üçüncü bir YZ modeli yardımıyla aday sayısını 44 proteine indirdi ve seçenekler laboratuvar ortamında test edildi. Denemelerde, insan T hücrelerinin yüzeyine yerleştirilen YZ-tasarımı proteinlerden biri özellikle başarılı oldu. T hücreleri, melanom hücrelerini hızla yok etti ve kanserin büyümesini engelledi.

Ekip tarafından geliştirilen yöntem, 2024 Nobel Kimya Ödülü’ne ilham kaynağı olan hesaplamalı protein tasarımı ve yapı tahmini teknolojilerine dayanıyor.

Jenkins’e göre, umut vadeden protein tasarımlarını oluşturmak yalnızca bir ya da iki gün, laboratuvar testlerini tamamlamak ise sadece birkaç hafta alıyor. Mevcut yöntemlerde, bağışıklık hücrelerinden doğal olarak belirli kanser hedeflerine bağlanabilen T hücre reseptörlerini ayıklamak gerekebiliyor. Memorial Sloan Kettering Kanser Merkezi’nden tıbbi onkolog Christopher Klebanoff, bu süreci “aşırı derecede zahmetli” olarak tanımlıyor. “Bu süreç aylar sürebiliyor ve sonunda elinizde hiç aday kalmayabiliyor ya da yalnızca çok az sayıda tedavi potansiyeli olan protein elde edilebiliyor.”

Klebanoff, yeni çalışmayı önemli bir adım olarak görüyor, ancak YZ-tasarımı proteinlerin vücut içinde nasıl davranacağını merak ediyor. Araştırmacılar yöntemlerini insanlar üzerinde denemeye başlamadan önce, laboratuvarda ve hayvan modellerinde daha fazla test yapılması gerekecek. Danimarka Teknik Üniversitesi’nden sentetik immünolog Kristoffer Haurum Johansen’e göre bu süreç yıllar sürebilir, ancak şu an için “tasarım ve geliştirme sürecinde kullanılabilecek yeni bir araca sahip olunduğu” anlamına geliyor.

‍

‍

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://www.sciencenews.org/article/generative-ai-protein-design-cancer