Il modello AI collega le cellule immunitarie ai bersagli

Un nuovo modello di intelligenza artificiale (AI) sviluppato dai ricercatori della Aalto University e dell'Università di Helsinki è in grado di collegare le cellule immunitarie ai loro bersagli. Ciò significa, ad esempio, che l'intelligenza artificiale può separare i globuli bianchi che riconoscono il COVID-19. Secondo i ricercatori, il nuovo modello contribuirà a creare una migliore comprensione del sistema immunitario durante infezioni, malattie autoimmuni e cancro.

La ricerca è stata pubblicata il mese scorso sulla rivista PLOS Biologia Computazionale.

Sistema immunitario umano

Il sistema immunitario umano si basa sui globuli bianchi che identificano con precisione gli agenti patogeni che causano la malattia e quindi sviluppano una difesa contro di essi. Il sistema immunitario è anche in grado di richiamare agenti patogeni incontrati in precedenza, che è alla base dell'efficacia dei vaccini. Ciò significa che il sistema immunitario umano contiene molti dati sui patogeni che un individuo ha già incontrato, ma spesso è difficile ottenere dati dai campioni dei pazienti.

Il sistema immunitario contiene cellule B responsabili della produzione di anticorpi e cellule T responsabili della distruzione dei bersagli. La misurazione degli anticorpi è considerata un processo relativamente semplice. 

Satu Mustjoki è professore di ematologia traslazionale. 

«Anche se è noto che il ruolo delle cellule T nella risposta di difesa contro, ad esempio, virus e cancro è essenziale, identificare i bersagli delle cellule T è stato difficile nonostante le ricerche approfondite», afferma Mustjoki.

Per identificare i loro bersagli, le cellule T si basano su una chiave e un principio di blocco. Il recettore della cellula T è la chiave sulla superficie della cellula T e il lucchetto è la proteina sulla superficie di una cellula infetta. È difficile mappare i bersagli delle cellule T con le tradizionali tecniche di laboratorio, poiché un singolo individuo ne trasporta una quantità enorme.

Obiettivi di previsione del modello AI 

I ricercatori hanno deciso di studiare coppie di serrature a chiave profilate in precedenza, che hanno permesso loro di sviluppare un modello di intelligenza artificiale in grado di prevedere obiettivi per cellule T precedentemente non mappate. 

Emmi Jokinen è una laureanda e una studentessa di dottorato presso la Aalto University. 

Lo studio fornisce informazioni su come una cellula T applica diverse parti della sua chiave per identificare le sue serrature. Alcuni dei virus più comuni studiati dai ricercatori includevano il virus dell'influenza, dell'HIV e dell'epatite B.

I ricercatori affermano che gli strumenti generati dall'intelligenza artificiale sono argomenti di ricerca convenienti. 

Harri Lähdesmäki è professore di biologia computazionale e apprendimento automatico presso l'Università di Aalto. 

"Con l'aiuto di questi strumenti, siamo in grado di fare un uso migliore delle vaste coorti di pazienti già pubblicate e acquisirne una maggiore comprensione", afferma Lähdesmäki. 

Una delle principali scoperte con gli strumenti di intelligenza artificiale è stata la relazione tra l'intensità della reazione di difesa e il suo obiettivo in diversi stati patologici, che secondo loro è un risultato diretto di questo studio.

MD Jani Huuhtanen è un dottorato di ricerca. studente presso l'Università di Helsinki. 

"Ad esempio, oltre all'infezione da COVID19, abbiamo studiato il ruolo del sistema di difesa nello sviluppo di varie malattie autoimmuni e spiegato perché alcuni malati di cancro traggono beneficio dai nuovi farmaci e altri no", afferma Huuhtanen.