DTU-Forscher entwickeln KI-Plattform zur Entwicklung maßgeschneiderter Proteine für eine gezielte Krebsimmuntherapie

Forscher an der Technische Universität von Dänemark haben eine KI-basierte Plattform Entwickelt, um die Entwicklung maßgeschneiderter Proteine zu beschleunigen, die die Reaktion des Immunsystems gegen Krebs unterstützen. Dieses System ermöglicht die Herstellung spezialisierter Proteine innerhalb von Wochen statt Jahren und erleichtert Immun-T-Zellen die Erkennung und Bekämpfung von Krebszellen. 

Die Plattform integriert drei KI-Modelle zur Entwicklung von „Minibinder“-Proteinen, die an T-Zellen binden und ihnen einen molekularen Leitmechanismus zur Bekämpfung von Krebsarten wie Melanomen bieten. Der Ansatz wurde bereits zur Entwicklung maßgeschneiderter Proteine für sowohl weit verbreitete als auch patientenspezifische Krebsmarker eingesetzt, was auf potenzielle Anwendungen in der personalisierten Onkologie hindeutet. 

Um diese molekularen Werkzeuge zu konstruieren, verwendeten die Forscher zunächst ein generatives Modell namens RFdiffusion, um die Struktur eines krebsbezogenen Proteins namens NY-ESO-1 zu untersuchen, das häufig auf Tumorzellen vorkommt. Ein zweites KI-Modell Es wurden Aminosäuresequenzen generiert, die sich voraussichtlich zu präzisen Strukturen falten, die an dieses Ziel binden können. Ein drittes Modell verfeinerte die Ergebnisse und filterte Zehntausende generierter Sequenzen auf 44 Kandidaten für die Laborauswertung heraus. Unter diesen zeigte ein Design eine effektive Leistung. 

Darüber hinaus umfasst die Plattform ein virtuelles Sicherheitsscreening, um Proteindesigns, die mit gesundem Gewebe interagieren könnten, vorherzusehen und auszuschließen. Dies erhöht die Sicherheit vor physischen Tests. Der Workflow integriert AlphaFold2, das preisgekrönte Proteinvorhersagetool von Google DeepMind , und komprimiert einen traditionell mehrjährigen Entwicklungszyklus auf wenige Wochen.

KI-gestützte Zelltherapie soll innerhalb von fünf Jahren in die Erprobung am Menschen gehen

Timothy Patrick Jenkins, einer der Forscher im Team, geht davon aus, dass es etwa fünf Jahre dauern könnte, bis die neu entwickelte Methode erste klinische Studien mit menschlichen Probanden ermöglicht. Sobald das Behandlungsprotokoll anwendungsreif ist, dürfte es mit bestehenden Krebstherapien harmonieren, die gentechnisch veränderte T-Zellen, sogenannte CAR-T-Zellen, nutzen und derzeit zur Behandlung von Erkrankungen wie Lymphomen und Leukämie zugelassen sind. 

Der therapeutische Prozess beginnt mit einer Blutentnahme im Krankenhaus, vergleichbar mit einer herkömmlichen Blutuntersuchung. Aus der entnommenen Probe werden Immunzellen isoliert und anschließend im Labor so modifiziert, dass sie die KI-generierten Minibinder-Proteine enthalten. Diese veränderten Immunzellen werden anschließend wieder in den Körper des Patienten eingeführt, wo sie hochpräzise agieren und Krebszellen gezielt lokalisieren und neutralisieren. 

Die neueste Forschung ist Teil eines breiteren Trends in der Computerbiologie. Anfang des Jahres nutzte das Team von Timothy Patrick Jenkins KI, um künstliche Proteine zu entwickeln, die die Wirksamkeit von Schlangenbiss-Gegengiften verbessern sollen.