AI-modell kobler immunceller til mål

Et nytt kunstig intelligensmodell (AI) utviklet av forskere ved Aalto University og University of Helsinki kan koble immunceller til deres mål. Dette betyr for eksempel at AI kan avkoble hvilke hvite blodceller som gjenkjenner COVID-19. Ifølge forskerne vil den nye modellen bidra til å skape en bedre forståelse av immunsystemet under infeksjoner, autoimmune lidelser og kreft.

Forskningen ble publisert forrige måned i tidsskriftet PLOS Computational Biology.

Menneskets immunsystem

Menneskets immunsystem er avhengig av at hvite blodceller nøyaktig identifiserer patogener som forårsaker sykdom, og de utvikler deretter et forsvar mot dem. Immunsystemet er også i stand til å huske patogener det tidligere har møtt, som er grunnlaget for vaksiners effektivitet. Dette betyr at menneskets immunsystem inneholder mye data om hvilke patogener en person allerede har møtt, men denne informasjonen kan ofte være vanskelig å få tak i fra pasientprøver.

Immunsystemet inneholder B-celler som er ansvarlige for produksjon av antistoffer, og T-celler som er ansvarlige for å ødelegge mål. Måling av antistoffer regnes som en relativt enkel prosess.

Satu Mustjoki er professor i translasjons-hematologi.

“Selv om det er kjent at T-cellers rolle i forsvarsvaret mot for eksempel virus og kreft er essensiell, har det vært vanskelig å identifisere T-cellers mål til tross for omfattende forskning,” sier Mustjoki.

For å identifisere sine mål, er T-celler avhengige av en nøkkel- og lås-prinsipp. T-celle-reseptoren er nøkkelen på overflaten av T-cellen, og låsen er proteinet på overflaten av en infisert celle. Det er vanskelig å kartlegge T-cellers mål med tradisjonelle laboratorie-teknikker, ettersom en enkelt person bærer på et enormt antall.

AI-modell for å forutsi mål

Forskerne satte ut til å studere tidligere profilerte nøkkel-lås-par, som gjorde det mulig for dem å utvikle en AI-modell i stand til å forutsi mål for tidligere ukartlagte T-celler.

Emmi Jokinen er M.Sc og en Ph.D-student ved Aalto University.

Studien gir innsikt i hvordan en T-celle bruker forskjellige deler av sin nøkkel for å identifisere sine låser. Noen av de vanlige virusene som ble studert av forskerne inkluderte influensa, HI- og hepatitis B-virus.

Forskerne sier at AI-genererte verktøy er kostnadseffektive forskningsområder.

Harri Lähdesmäki er professor i komputasjonsbiologi og maskinlæring ved Aalto University.

“Med hjelp av disse verktøyene kan vi gjøre bedre bruk av de allerede publiserte, omfattende pasientkohortene og få en bedre forståelse av dem,” sier Lähdesmäki.

En av de viktigste funnene med AI-verktøyene var hvordan intensiteten av forsvarsvaret relaterte til målet i forskjellige sykdomstilstander, som de sier er et direkte resultat av denne studien.

M.D. Jani Huuhtanen er en Ph.D-student ved University of Helsinki.

“For eksempel, i tillegg til COVID-19-infeksjon, har vi undersøkt rollen til forsvarssystemet i utviklingen av forskjellige autoimmune lidelser og forklart hvorfor noen kreftpasienter har nytte av nye legemidler og noen ikke,” sier Huuhtanen.