Модель ИИ связывает иммунные клетки с целями

Новая модель искусственного интеллекта (ИИ), разработанная исследователями из Университета Аалто и Университета Хельсинки, может связывать иммунные клетки с их целями. Это означает, например, что ИИ может определить, какие белые кровяные клетки распознают COVID-19. Согласно исследователям, новая модель поможет лучше понять иммунную систему во время инфекций, аутоиммунных расстройств и рака.

Исследование было опубликовано в прошлом месяце в журнале PLOS Computational Biology.

Человеческая иммунная система

Человеческая иммунная система полагается на белые кровяные клетки, точно определяющие патогены, вызывающие заболевания, и затем развивающие защиту против них. Иммунная система также способна вспоминать патогены, с которыми она ранее сталкивалась, что является основой эффективности вакцин. Это означает, что человеческая иммунная система содержит много данных о патогенах, с которыми человек уже столкнулся, но эти данные часто трудно получить из образцов пациентов.

Иммунная система содержит В-клетки, ответственные за производство антител, и Т-клетки, ответственные за уничтожение целей. Измерение антител считается относительно простым процессом.

Сату Мустйоки – профессор трансляционной гематологии.

“Хотя известно, что роль Т-клеток в защитной реакции против вирусов и рака является важной, определение целей Т-клеток было трудным, несмотря на обширные исследования”, – говорит Мустйоки.

Для определения своих целей Т-клетки полагаются на принцип ключа и замка. Рецептор Т-клетки является ключом на поверхности Т-клетки, а замок – белком на поверхности инфицированной клетки. Трудно картографировать цели Т-клеток с помощью традиционных лабораторных методов, поскольку один человек несет огромное количество.

Модель ИИ, предсказывающая цели

Исследователи поставили цель изучить ранее профилированные пары ключ-замок, что позволило им разработать модель ИИ, способную предсказывать цели для ранее неотображенных Т-клеток.

Эмми Йокинен – магистр и аспирант Университета Аалто.

Исследование дает представление о том, как Т-клетка применяет разные части своего ключа для определения замков. Некоторые из общих вирусов, изученных исследователями, включали грипп, HI- и вирус гепатита Б.

Исследователи утверждают, что инструменты, сгенерированные ИИ, являются экономически эффективными темами для исследования.

Харри Ляхдесмяки – профессор вычислительной биологии и машинного обучения в Университете Аалто.

“С помощью этих инструментов мы можем лучше использовать уже опубликованные обширные когорты пациентов и получить дополнительное понимание их”, – говорит Ляхдесмяки.

Одним из основных результатов, полученных с помощью инструментов ИИ, было то, как интенсивность защитной реакции связана с ее целью в различных состояниях заболеваний, что, по их мнению, является прямым результатом этого исследования.

М.Д. Яни Хуухтанен – аспирант Университета Хельсинки.

“Например, помимо инфекции COVID-19, мы изучили роль защитной системы в развитии различных аутоиммунных расстройств и объяснили, почему некоторые пациенты с раком получают пользу от новых препаратов, а некоторые – нет”, – говорит Хуухтанен.