人工知能ががん細胞を標的とする分子「ミサイル」を開発

研究者らがタンパク質成分をカスタマイズし、患者の免疫細胞をがんと闘えるように「武装」できる AI プラットフォームを開発したことにより、個別化されたがん治療は新たなレベルに到達しつつある。

サイエンス誌に掲載された新しい手法は、pMHC分子を使って免疫細胞を誘導し、がん細胞を殺すことができるタンパク質をコンピューター上で設計できることを初めて実証した。

これにより、がん治療に有効な分子を見つけるのにかかる時間が数年から数週間へと大幅に短縮されます。

「私たちは本質的に、免疫システムに新たな目を作り出しているのです。現在の個別化がん治療は、患者またはドナーの免疫システムにおいて、治療に使用できるいわゆるT細胞受容体を見つけることに基づいています。これは非常に長く複雑なプロセスです。私たちのプラットフォームは、AIを用いてがん細胞を認識するための分子キーを設計し、それを驚異的なスピードで実行することで、わずか4～6週間で候補分子を開発することを可能にします」と、デンマーク工科大学（DTU）の准教授であり、本研究の最終著者であるティモシー・P・ジェンキンス氏は説明します。

がんに対する標的ミサイル

DTU と米国スクリプス研究所の専門家が共同で開発した AI プラットフォームは、免疫療法の分野における重要な課題の 1 つである、健康な組織を傷つけずに腫瘍を治療するための標的法の開発を解決します。

通常、T細胞はpMHC分子によって細胞表面に提示された特定のペプチドに反応することで、がん細胞を自然に認識します。この知識を治療に応用することは、特に個々のT細胞受容体の多様性が普遍的で個別化された治療法の開発を妨げているため、時間がかかり困難なプロセスです。

体の免疫システムを強化する

本研究では、研究者らは、様々な種類の癌に存在する既知の標的であるNY-ESO-1に対するこのプラットフォームの有効性を検証しました。研究チームは、NY-ESO-1 pMHC分子に強固に結合するミニバインダーの開発に成功しました。

このタンパク質をT細胞に導入すると、研究者らがIMPAC-T細胞と呼ぶ新たな細胞構造が作られました。実験では、これらの細胞がT細胞を効果的に誘導し、がん細胞を死滅させることが示されました。

「完全にコンピューター上で設計されたミニ結合タンパク質が、研究室でいかに効率的に機能するかを見るのは非常に刺激的でした」と、この研究の共著者であり、DTUの研究者であるポスドクのクリストファー・ハウラム・ヨハンセン氏は言う。

科学者らはまた、このプラットフォームを使用して、転移性黒色腫の患者で特定された癌の標的を標的とするタンパク質を設計し、この目的のための活性化合物を作成することにも成功し、この方法が新しい個々の癌の標的に適用できることを証明しました。

バーチャルセキュリティチェック

このイノベーションの鍵となるのは、仮想的な安全性試験の作成でした。科学者たちはAIを用いて、作成したミニバインダーをスクリーニングし、健康な細胞に存在するpMHC分子と比較しました。これにより、実験開始前に潜在的に危険な分子を除外することができました。

「がん治療においては、精度が極めて重要です。設計段階で交差反応を予測し、排除することで、リスクを軽減し、安全で効果的な治療法を開発できる可能性を高めることができました」と、DTU教授であり、本研究の共著者でもあるサイン・レーカー・ハドルプ氏は説明する。

治療 - 5年後

ジェンキンス氏は、最初のヒト臨床試験の実施には最大5年かかると見積もっています。導入されれば、この方法は、リンパ腫や白血病の治療に用いられるCAR-T療法と呼ばれる遺伝子改変T細胞を用いた既存の治療法に似たものになるでしょう。

まず、通常の検査と同様に患者から血液を採取します。この血液から免疫細胞を抽出し、AI設計のミニバインダーを注入することで、研究室で改変します。強化された免疫細胞は患者の体内に戻され、誘導ミサイルのように機能し、体内のがん細胞を正確に見つけて破壊します。