科学者は腫瘍を殺す細胞を高精度で特定する AI ツールを開発しました

News.ro の報道によると、ルートヴィッヒ国際がんセンターの科学者たちは、人工知能 (AI) を使用して、がん免疫療法に使用できる最も強力な腫瘍細胞破壊免疫細胞を特定する強力な予測モデルを開発しました。

ジャーナルの最新号で説明されている追加のアルゴリズム、予測モデルと組み合わせたもの ネイチャーバイオテクノロジー各患者の腫瘍の固有の細胞構成に基づいて治療を調整する個別化されたがん治療に適用できます。

「細胞治療における人工知能の導入は新しいものであり、患者に新たな臨床オプションを提供する革新的なものになる可能性があります。」と同氏は述べた。 声明の中で この研究を主導したルートヴィッヒ・センター・ローザンヌのアレクサンドル・ハラリ氏はこう述べた。

細胞免疫療法には、患者の腫瘍から免疫細胞を抽出し、場合によっては遺伝子工学によって免疫細胞を改変して、免疫細胞の自然な抗がん能力を強化し、増殖した後に体内に再導入することが含まれます。

T 細胞は、血液中を循環してウイルス感染細胞や癌細胞を見つけるためにパトロールする 2 つの主要なタイプの白血球またはリンパ球のうちの 1 つです。

固形腫瘍に浸潤する T 細胞は、腫瘍浸潤リンパ球 (TIL) として知られています。 ただし、これらの TIL のすべてが腫瘍細胞の認識と攻撃に効果的であるわけではありません。

「実際、腫瘍に反応するのはほんの一部だけです」とハラリ氏は説明した。 「私たちが自らに課した課題は、腫瘍上の抗原を認識できる T 細胞受容体を備えた少数の TIL を特定することでした。」

これを行うために、研究チームは、腫瘍の反応性に従って T 細胞受容体 (TCR) を分類できる、TRTpred と呼ばれる人工知能に基づく新しい予測モデルを開発しました。 TRTpred を開発するために、彼らはすでに腫瘍反応性または非反応性のいずれかに分類されている転移性黒色腫患者から収集した 235 個の TCR を使用しました。

研究チームは、各TCRを持つT細胞の遺伝子発現（トランスクリプトーム）プロファイルを機械学習モデルにロードし、腫瘍反応性T細胞と不活性T細胞を区別するパターンを特定した。

「TRTpred は T 細胞の集団から学習し、新しい集団に適用できるルールを作成できます」と研究者は説明しました。 「したがって、新しいTCRに直面したとき、モデルはそのトランスクリプトームプロファイルを読み取り、細胞が腫瘍に対して反応性があるかどうかを推定することができます。」

TRTpred モデルは、42 人の黒色腫患者、胃腸がん、肺がん、乳がんの患者からの TIL を分析し、腫瘍反応性 TCR を約 90% の精度で特定しました。

研究者らは、二次アルゴリズムフィルターを適用して「結合活性が高い」腫瘍反応性T細胞、つまり腫瘍抗原に強く結合するT細胞のみをスクリーニングすることで、これらのTILの選択プロセスをさらに洗練させた。

「TRTpred はもっぱら、TCR が腫瘍に対して反応性があるかどうかを予測するものです」とハラリ氏は説明した。

しかし、一部の腫瘍反応性 TCR は腫瘍細胞に非常に強く結合するため非常に効果的ですが、他の TCR は怠惰な方法でのみ結合します。 強く結合する人と弱く結合する人を区別することが効果につながると彼は説明した

研究者らは、TRTpred と二次アルゴリズムによって腫瘍反応性があり、結合力が高いとフラグが立てられた T 細胞は、間質として知られる隣接する支持組織よりも腫瘍に埋め込まれて見つかることが多いことを実証しました。 この発見は、効果的な T 細胞が通常、腫瘍島の奥深くまで浸透することを示す他の研究と一致しています。

次にチームは、さまざまな腫瘍抗原の認識を最大化するために 3 番目のフィルターを導入しました。

「私たちが望んでいるのは、これらのTILができるだけ多くの異なる抗原を標的とする可能性を最大化することです」とハラリ氏は述べた。

この最後のフィルターは、同様の物理的および化学的特性に基づいて TCR をグループに編成します。 研究者らは、各グループのこれらの TCR が同じ抗原を認識するという仮説を立てました。

したがって、研究者らは、異なる抗原標的を持つ可能性を最大化するために、各クラスター内で増幅する TCR を選択します。

彼らは、TRTpred とアルゴリズム フィルターの組み合わせを MixTRTpred と呼んでいます。

彼らのアプローチを検証するために、チームはマウスでヒト腫瘍を増殖させ、腫瘍浸潤細胞 (TIL) から T 細胞受容体 (TCR) を抽出し、MixTRTpred システムを使用して腫瘍に反応する T 細胞を特定しました。高い結合活性を持ち、いくつかの腫瘍抗原を標的としました。

次に、マウスの T 細胞を操作してこれらの TCR を発現させ、これらの細胞をマウスに移入すると腫瘍を除去できることを示しました。

「この方法は、特に現在このような治療法に反応しない腫瘍に直面している患者にとって、現在のTILベースの治療法のいくつかの欠点を克服することを約束します」と、ローザンヌにあるルートヴィヒセンター所長で、この研究の共著者であるジョージ・クーコス氏は述べた。

現在、研究チームは患者を対象にこの技術をテストする第I相臨床試験を開始する予定で、これはまったく新しいタイプのT細胞療法につながる可能性がある。