Wissenschaftler entwickeln KI-gestütztes Modell zur Verbesserung der Krebsimmuntherapien

Wissenschaftler der Ludwig Cancer Research haben mit Hilfe von KI ein prädiktives Modell entwickelt, das die krebstötenden Immunzellen identifizieren kann, die das höchste Potenzial für den Einsatz in Immuntherapien haben. Dieses Tool, TRTpred, wird ausführlich in der renommierten Zeitschrift Nature Biotechnology beschrieben.

Personalisierung von Krebsbehandlungen

Das TRTpred-Modell, das von Algorithmen unterstützt wird, kann in individualisierte Krebsbehandlungen und maßgeschneiderte Therapien integriert werden, die auf der Signatur der präkanzerösen Zellen jedes Patienten basieren. Herr Alexander Harari von Ludwig Lausanne, der leitende Forscher der Studie, erwähnte, dass eine solche neuartige Technik den Patienten eine neue Reihe von Subventionen bieten könnte.

Die in Krebspatienten übertragenen Immunzellen, bekannt als tumorinfiltrierende Lymphozyten (TILs), bilden die Grundlage der zellbasierten Immuntherapie. Diese TILs können optional moduliert werden, um ihre intrinsischen synergistischen Fähigkeiten gegen Krebs zu erhöhen, und anschließend nach der Aufzucht in der Kultur wieder in den Körper eingeführt werden. Nicht jede TIL erreicht erfolgreich tumorverdächtige Zellen, wobei nur ein Bruchteil tumorreaktiv ist.

Harari und sein Team entwickelten TRTpred, einen KI-gesteuerten prädiktiven Modellierungsansatz, der es ihnen ermöglicht, T-Zell-Rezeptoren (TCRs) nach ihrer Tumorreaktivität zu sortieren. Da TRTpred Gene identifiziert, die für die Tumorsekretion verantwortlich sind, kann es eine Regel erstellen, die auf eine neue Population angewendet wird, und dann genau vorhersagen, ob ein TCR eine tumorreaktive Zelle ist oder nicht.

TRTpred: Ein KI-gesteuerter Game-Changer

Die Wissenschaftler verbesserten die Qualität des vorherigen Schritts durch algorithmische Filter, um T-Zellen mit hoher Affinität zu finden, die Tumorantigene tragen, nämlich solche, die in der Lage sind, Antigene stark zu binden. Darüber hinaus wurde ein dritter Filter hinzugefügt, um Antigene für Tumorzellen besser zu differenzieren, was zur Zielung mehrerer Antigene beiträgt.

Das Team extrahierte die TCRs der TILs und verwendete MixTRTpred (eine Kombination aus der TRTpred-Technik und Filtern der Algorithmen), um die T-Zellen zu identifizieren, die bei der Bekämpfung von Tumoren mit hoher Affinität und Spezifität für mehrere Tumorantigene hilfreich sein könnten. Diese gentechnisch veränderten T-Zellen wurden erfolgreich in Mäusen eingeführt, wobei die Eliminierung der Tumoren nach Abschluss des Xenotransplantats offensichtlich war, was den Beweis für die Methode erbrachte.

George Coukos, Direktor von Ludwig Lausanne und Co-Autor der Studie, beabsichtigt, so bald wie möglich eine klinische Phase-I-Studie am Menschen zu starten, um die Technologie zu testen. Er erklärte, er habe große Hoffnung in die Leistung der Methode, da er glaubte, dass sie die aktuellen Mängel der auf TILs basierenden Therapien beheben würde. Insbesondere bei Patienten, deren Tumoren nicht so reagieren, wie es heute der Fall ist.