Podjetnik Paul Conyngham je kar sam ustvaril cepivo proti raku za svoje psa – z uporabo umetne inteligence.

Primer iz Avstralije kaže, kako lahko umetna inteligenca, genomika in nove biotehnologije skupaj ustvarijo nekaj, kar je bilo še pred nekaj leti skoraj nepredstavljivo. Tehnološki podjetnik Paul Conyngham je s pomočjo AI-orodij in znanstvenikov razvil personalizirano cepivo proti raku za svojega psa Rosie.

Zgodba ni zanimiva le zaradi čustvene plati reševanja hišnega ljubljenčka, temveč tudi zato, ker prikazuje, kako lahko sodobna tehnologija spremeni način razvoja zdravil.

Diagnoza: agresivni tumor

Rosie, mešanica staffordskega terierja in shar-peia, je zbolela za mastocitnim tumorjem, agresivno obliko raka pri psih. Po operacijah in kemoterapiji se bolezen ni ustavila in prognoza ni bila dobra.

Za mnoge lastnike bi bila to točka, ko preostane le še paliativna oskrba. Conyngham pa je začel razmišljati drugače. Kot tehnološki podjetnik je vedel, da se danes ogromno bioloških raziskav opira na analizo velikih količin genetskih podatkov.

Njegova ideja je bila preprosta, a ambiciozna: če lahko identificiramo mutacije, ki povzročajo tumor, morda lahko razvijemo tudi terapijo, ki cilja prav te mutacije.

Prvi korak: sekvenciranje DNK tumorja

Raziskovalci so najprej izvedli genomsko sekvenciranje.

Analizirali so dve vrsti tkiva:

• DNK iz tumorja
• DNK iz zdravega tkiva psa

Primerjava teh dveh genomov omogoča odkrivanje somatskih mutacij, genetskih sprememb, ki nastanejo v rakavih celicah.

To je standardni pristop v moderni precision medicine, kjer se zdravljenje prilagodi specifičnim genetskim spremembam bolezni.

Težava pa je v tem, da sekvenciranje generira ogromno količino podatkov. Analiza teh podatkov je pogosto najtežji del celotnega procesa.

Tu vstopi umetna inteligenca

Conyngham je za interpretacijo podatkov uporabil kombinacijo AI-orodij.

Najbolj znano med njimi je ChatGPT, ki je služil kot interaktivni raziskovalni pomočnik. Model mu je pomagal razumeti bioinformatične metode, analizirati rezultate in predlagati strategije za nadaljnjo obdelavo genetskih podatkov.

AI lahko pri takšnih projektih pomaga predvsem na treh področjih:

• razlaga kompleksnih znanstvenih konceptov
• iskanje povezav v znanstveni literaturi
• predlaganje analitičnih metod za bioinformatične podatke

V praksi to pomeni, da lahko posameznik veliko hitreje razume in analizira rezultate, ki bi sicer zahtevali veliko več raziskovalnega časa.

AlphaFold: umetna inteligenca za napoved proteinskih struktur

Pri razvoju terapije je imela pomembno vlogo še ena AI tehnologija: AlphaFold.

Gre za model podjetja DeepMind (ki deluje v okviru Googla), ki je sposoben iz zaporedja aminokislin napovedati tridimenzionalno strukturo proteinov.

Zakaj je to pomembno?

Mutacije v DNK pogosto povzročijo spremembe v strukturi proteinov. Te spremenjene strukture lahko ustvarijo nove antigene, ki jih imunski sistem prepozna kot tuje.

S pomočjo AlphaFolda so lahko analizirali, kako mutacije v tumorju spreminjajo proteinske strukture in ali bi lahko ustvarile primerne tarče za imunski odziv.

Takšni mutirani proteini se imenujejo neoantigeni. Prav neoantigeni so ključni pri razvoju personaliziranih cepiv proti raku.

Od mutacije do cepiva

Ko so identificirali najpomembnejše mutacije, je sledil razvoj terapije. Namesto klasičnega zdravila so se odločili za mRNA cepivo.

mRNA oziroma informacijska RNK je molekula, ki celicam posreduje navodila za proizvodnjo določenega proteina. Če telo prejme mRNA zapis za mutirani tumorski protein, ga celice proizvedejo, imunski sistem pa se nauči prepoznati in napasti celice, ki vsebujejo isti protein.

Gre za podoben princip, kot ga uporabljajo sodobna mRNA cepiva. V tem primeru je bila mRNA zasnovana tako, da predstavlja specifične mutacije Rosijinega tumorja.

Rezultat: tumor se je začel zmanjševati

Po razvoju cepiva so terapijo aplicirali psu.

Rezultati so presenetili tudi raziskovalce. Največji tumor se je zmanjšal približno za polovico, pes pa je pokazal več energije in boljše splošno počutje. Nekaj slik je objavljenih v članku Ganljiva zgodba: lastnik s pomočjo umetne inteligence ustvaril cepivo proti raku za svojega psa, kjer je prikazan tudi razvoj raka po apliciranem cepivu.

Terapija sicer ni popolnoma odpravila raka, vendar je pokazala, da lahko personaliziran pristop bistveno vpliva na potek bolezni.

Zakaj je ta zgodba pomembna

Primer Rosie je zanimiv predvsem zato, ker združuje tri hitro razvijajoča se področja sodobne medicine:

• umetno inteligenco, ki pomaga analizirati podatke,
• genomiko, ki omogoča razumevanje mutacij tumorja,
• in mRNA tehnologijo, ki omogoča hitro razvoj personaliziranih terapij.

Še pred desetletjem bi takšen projekt zahteval ogromne raziskovalne laboratorije. Danes pa lahko kombinacija AI-orodij, bioinformatičnih metod in sodelovanja z znanstveniki omogoči razvoj terapije tudi v precej bolj fleksibilnem raziskovalnem okolju.

Kaj ta primer pomeni za prihodnost?

Čeprav je primer Rosie eksperimentalen, kaže, v katero smer se razvija moderna medicina.

Namesto univerzalnih zdravil bi lahko v prihodnosti dobili terapije, prilagojene posameznemu tumorju in posameznemu pacientu.

In prav umetna inteligenca bo verjetno eden ključnih dejavnikov, ki bodo takšne terapije naredili hitrejše, cenejše in bolj dostopne.