Model AI łączy komórki odpornościowe z celami

Nowy model sztucznej inteligencji (AI) opracowany przez badaczy z Uniwersytetu Aalto i Uniwersytetu Helsińskiego jest w stanie połączyć komórki odpornościowe z ich celami. Oznacza to, że na przykład AI może rozłączyć, które białe krwinki rozpoznają COVID-19. Według badaczy nowy model pomoże lepiej zrozumieć układ odpornościowy podczas infekcji, chorób autoimmunologicznych i raka.

Badanie zostało opublikowane w zeszłym miesiącu w czasopiśmie PLOS Computational Biology.

Ludzki układ odpornościowy

Ludzki układ odpornościowy opiera się na tym, że białe krwinki dokładnie identyfikują patogeny, które powodują choroby, a następnie rozwijają obronę przeciwko nim. Układ odpornościowy jest również w stanie przypominać patogeny, które wcześniej spotkał, co jest podstawą skuteczności szczepionek. Oznacza to, że ludzki układ odpornościowy zawiera wiele danych na temat patogenów, które dana osoba już spotkała, ale te dane są często trudne do uzyskania z próbek pacjentów.

Układ odpornościowy zawiera komórki B, które są odpowiedzialne za wytwarzanie przeciwciał, oraz komórki T, które są odpowiedzialne za niszczenie celów. Pomiar przeciwciał jest uważany za stosunkowo prosty proces.

Satu Mustjoki jest profesorem hematologii translacyjnej.

“Chociaż wiadomo, że rola komórek T w odpowiedzi obronnej przeciwko wirusom i rakowi jest niezwykle ważna, identyfikacja celów komórek T była trudna, pomimo obszernych badań”, mówi Mustjoki.

Aby zidentyfikować swoje cele, komórki T polegają na zasadzie klucza i zamka. Receptor komórki T jest kluczem na powierzchni komórki T, a zamek to białko na powierzchni zainfekowanej komórki. Trudno jest mapować cele komórek T przy użyciu tradycyjnych technik laboratoryjnych, ponieważ jeden osobnik posiada ogromną ilość.

Model AI przewidujący cele

Badacze postanowili zbadać wcześniej sprofilowane pary klucz-zamek, co umożliwiło im opracowanie modelu AI, który może przewidywać cele dla wcześniej niezmapowanych komórek T.

Emmi Jokinen jest magistrem i doktorantem na Uniwersytecie Aalto.

Badanie dostarcza wglądu w to, jak komórka T stosuje różne części swojego klucza, aby zidentyfikować swoje zamki. Niektóre z powszechnych wirusów badanych przez badaczy obejmowały grypę, HI-, oraz wirus zapalenia wątroby B.

Badacze twierdzą, że narzędzia generowane przez AI są opłacalnymi tematami badawczymi.

Harri Lähdesmäki jest profesorem biologii komputacyjnej i uczenia maszynowego na Uniwersytecie Aalto.

“Z pomocą tych narzędzi możemy lepiej wykorzystać już opublikowane ogromne grupy pacjentów i uzyskać dodatkowe zrozumienie ich”, mówi Lähdesmäki.

Jednym z głównych odkryć z użyciem narzędzi AI było to, jak intensywność reakcji obronnej jest związana z jej celem w różnych stanach chorobowych, co jest bezpośrednim wynikiem tego badania.

M.D. Jani Huuhtanen jest doktorantem na Uniwersytecie Helsińskim.

“Na przykład, oprócz zakażenia COVID-19, zbadaliśmy rolę układu obronnego w rozwoju różnych chorób autoimmunologicznych i wyjaśnili, dlaczego niektórzy pacjenci z rakiem korzystają z nowych leków, a niektórzy nie”, mówi Huuhtanen.