Anticorpi creați de AI, dezvoltați de la zero
Un studiu condus de Universitatea Washington a dezvoltat o metodă ghidată de inteligența artificială (AI) pentru a crea anticorpi specifici epitopei, confirmând legătura atomică precisă prin imagistică moleculară de înaltă rezoluție. Această abordare inovatoare a generat anticorpi compacți care vizează proteinele virale și bacteriene, unele dintre acestea demonstrând activitate funcțională în vitro.
Importanța viziunii epitopei nu poate fi subestimată. Anticorpii sunt esențiali în terapia modernă, având peste 160 de produse deja disponibile pe piață și o valoare estimată la 445 de miliarde de dolari în următorii cinci ani. Acești anticorpi protejează organismul prin fixarea pe un loc precis—o epitope—de pe un virus sau toxină. Această legătură precisă este crucială pentru efectele tratamentului; atunci când un anticorp ratează epitope-ul său destinat, eficiența terapiei scade sau pot apărea efecte secundare cauzate de legătura greșită cu ținti inadecvate.
Creează anticorpi care ating țintele dorite
În cadrul dezvoltării medicale, cunoașterea exactă a locului în care un anticorp se ancorează pe o moleculă poate decide succesul său în rândul pacienților sau eșecul în cadrul studiilor clinice. Cercetătorii dezvoltă anticorpi specifici pentru a vizat regiuni critice pentru boli, precum vârful de legătură al virusului sau domeniul toxic al unei proteine bacteriene. Atingerea acestei acurateți necesită de obicei un proces lent, iterativ, care poate dura ani, implicând imunizarea animalelor, multiple runde de screening și studii structurale pentru a confirma locul de legătură.
Ceea ce își propune această nouă metodă bazată pe AI, cunoscută sub numele de RFdiffusion, este să accelereze și să concentreze procesul de creare a anticorpilor, țintind suprafețele moleculare precise ce controlează infecțiile, toxicitatea sau semnalizarea celulară.
Tehnica bazată pe anticorpi de tip VHH
Cercetătorii s-au concentrat inițial pe anticorpi monoclonali cu un singur domeniu, cunoscuți sub denumirea de VHH, proveniți din animale precum llama sau alpaca. Acești anticorpi miniaturali sunt apreciați în cercetare pentru stabilitatea și compactitatea lor, facilitând manipularea. Dimensiunea lor mică le permite să ajungă în crăpăturile proteinelor virale sau bacteriene unde anticorpii de dimensiuni complete nu pot pătrunde.
În cadrul studiului, cercetătorii au utilizat un cadru umanizat VHH ca schelet și au direcționat proiectele către hemaglutininul virusului gripal, toxina B a Clostridium difficile, site-urile I și III ale RSV și domeniul de legătură al receptorului SARS-CoV-2.
Rezultatele promițătoare și provocările întâmpinate
Testele de laborator au evaluat 9.000 de designuri pentru fiecare țintă utilizând expunerea pe suprafața drojdiilor și au folosit E. coli pentru a evalua 95 de designuri pe țintă. Fiecare țintă a reprezentat o provocare structurală distinctă, variind de la suprafața netedă a virusului gripal până la pliurile complexe ale toxinei C. difficile. Anticorpii creați pe baza acestor substanțe chimice au fost capabili să se ancoreze la proteina virusului în medii de testare, iar imaginile de înaltă rezoluție au arătat unul dintre aceste meciuri aliniindu-se la planul computerizat aproape la scară atomică.
Unul dintre anticorpii producători de gripă a reușit să se fixeze pe proteina virală, iar testele de laborator au demonstrat că un anticorp compact a oprit toxina de la a interacționa cu celulele, oferind protecție împotriva daunelor cauzate de aceasta. Deși testările pentru SARS-CoV-2 au generat un anticorp care a reacționat doar când proteina virală era în poziția „sus”, s-au întâmpinat dificultăți în realizarea unei conexiuni corespunzătoare.
Un început promițător, dar cu multe îmbunătățiri necesare
Deși ratele de succes raportate au fost reduse, variind între 0% și 2% pe diverse ținte, autorii subliniază importanța filtrelor îmbunătățite precum AlphaFold3 ipTM ca o potențială soluție pentru optimizare. Perspectivele sugerează că, pe măsură ce modelele și filtrele evoluează, descoperirea de anticorpi ar putea deveni mai rapidă și mai țintită, având o valoare considerabilă pentru aplicațiile ce necesită interacțiuni precise cu epitopurile, cum ar fi blocarea receptorilor-ligand sau modularea conformațională.
Această cercetare, realizată cu un efort uman semnificativ, indică progrese promițătoare, dar lasă loc pentru descoperiri viitoare esențiale în lupta împotriva bolilor.
Sursa: Phys.org
