Mô hình AI liên kết các tế bào miễn dịch với mục tiêu

Một mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) mới được các nhà nghiên cứu tại Đại học Aalto và Đại học Helsinki phát triển có khả năng liên kết các tế bào miễn dịch với mục tiêu của chúng. Điều này có nghĩa, ví dụ, AI có thể xác định các tế bào bạch huyết nào nhận ra COVID-19. Theo các nhà nghiên cứu, mô hình mới này sẽ giúp tạo ra sự hiểu biết tốt hơn về hệ thống miễn dịch trong quá trình nhiễm trùng, rối loạn tự miễn và ung thư.

Nghiên cứu này đã được công bố vào tháng trước trên tạp chí PLOS Computational Biology.

Hệ thống Miễn dịch của Con người

Hệ thống miễn dịch của con người dựa trên các tế bào bạch huyết xác định chính xác các tác nhân gây bệnh và sau đó phát triển một cơ chế phòng thủ chống lại chúng. Hệ thống miễn dịch cũng có khả năng nhớ lại các tác nhân gây bệnh mà nó đã gặp trước đó, điều này là cơ sở cho hiệu quả của vắc-xin. Điều này có nghĩa là hệ thống miễn dịch của con người chứa nhiều dữ liệu về các tác nhân gây bệnh mà một cá nhân đã gặp, nhưng dữ liệu này thường khó thu được từ các mẫu bệnh phẩm.

Hệ thống miễn dịch chứa các tế bào B chịu trách nhiệm sản xuất kháng thể và các tế bào T chịu trách nhiệm tiêu diệt mục tiêu. Việc đo lường kháng thể được coi là một quá trình tương đối đơn giản.

Satu Mustjoki là Giáo sư Huyết học Chuyển đổi.

“Mặc dù vai trò của các tế bào T trong phản ứng phòng thủ chống lại các tác nhân gây bệnh như virus và ung thư là rất quan trọng, nhưng việc xác định mục tiêu của các tế bào T đã chứng tỏ là khó khăn mặc dù đã có nhiều nghiên cứu,” Mustjoki nói.

Để xác định mục tiêu của chúng, các tế bào T dựa trên nguyên tắc then chìa và khóa. Thụ thể tế bào T trên bề mặt tế bào T là then chìa, và protein trên bề mặt tế bào nhiễm bệnh là khóa. Việc lập bản đồ mục tiêu của các tế bào T bằng các kỹ thuật phòng thí nghiệm truyền thống là khó khăn, vì một cá nhân có thể có một lượng lớn các tế bào T.

Mô hình AI Dự đoán Mục tiêu

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu các cặp then chìa và khóa đã được lập hồ sơ trước đó, điều này cho phép họ phát triển một mô hình AI có khả năng dự đoán mục tiêu cho các tế bào T chưa được lập bản đồ trước đó.

Emmi Jokinen là sinh viên cao học và nghiên cứu sinh tại Đại học Aalto.

Nghiên cứu này cung cấp thông tin về cách một tế bào T sử dụng các phần khác nhau của then chìa để xác định khóa của nó. Một số virus phổ biến được các nhà nghiên cứu nghiên cứu bao gồm cúm, HI- và virus viêm gan B.

Các nhà nghiên cứu cho rằng các công cụ được tạo ra bởi AI là các chủ đề nghiên cứu tiết kiệm chi phí.

Harri Lähdesmäki là Giáo sư Sinh học Máy tính và Học máy tại Đại học Aalto.

“Với sự giúp đỡ của các công cụ này, chúng ta có thể sử dụng tốt hơn các nhóm bệnh nhân đã được công bố rộng rãi và có được sự hiểu biết thêm về chúng,” Lähdesmäki nói.

Một trong những phát hiện quan trọng nhất với các công cụ AI là cách cường độ của phản ứng phòng thủ liên quan đến mục tiêu của nó trong các trạng thái bệnh khác nhau, điều này là kết quả trực tiếp của nghiên cứu này.

M.D. Jani Huuhtanen là nghiên cứu sinh tại Đại học Helsinki.

“Ví dụ, ngoài việc nhiễm COVID-19, chúng tôi đã nghiên cứu vai trò của hệ thống phòng thủ trong sự phát triển của các rối loạn tự miễn và giải thích tại sao một số bệnh nhân ung thư có lợi từ các loại thuốc mới và một số không,” Huuhtanen nói.