Μοριακοί αισθητήρες σχεδιασμένοι με AI για πρώιμη ανίχνευση καρκίνου
Η έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου μπορεί να μειώσει δραματικά τους θανάτους από τη νόσο, καθώς οι καρκίνοι είναι συνήθως πιο εύκολοι στην αντιμετώπιση όταν εντοπίζονται νωρίς. Με στόχο αυτό το φιλόδοξο σχέδιο, ερευνητές από το MIT και τη Microsoft συνεργάζονται για να σχεδιάσουν μοριακούς αισθητήρες που θα επιτρέπουν την πρώιμη διάγνωση μέσω της τεχνητής νοημοσύνης.
Η διαδικασία σχεδιασμού και οι δυνατότητες των αισθητήρων
Η ομάδα των ερευνητών ανέπτυξε ένα μοντέλο AI που σχεδιάζει πεπτίδια, δηλαδή μικρές πρωτεΐνες, τα οποία στοχεύουν σε ένζυμα γνωστά ως πρωτεάσες. Αυτά τα ένζυμα είναι υπερδραστήρια σε καρκινικά κύτταρα. Νανοσωματίδια επικαλυμμένα με αυτά τα πεπτίδια μπορούν να λειτουργήσουν ως αισθητήρες, εκπέμποντας σήμα όταν ανιχνεύονται πρωτεάσες που σχετίζονται με τον καρκίνο στο σώμα.
Ανάλογα με τις πρωτεάσες που θα εντοπιστούν, οι γιατροί θα είναι σε θέση να διαγνώσουν τον συγκεκριμένο τύπο καρκίνου. Αυτά τα σήματα θα μπορούσαν να ανιχνευτούν μέσω μιας απλής εξέτασης ούρων, που θα μπορούσε να γίνει ακόμη και στο σπίτι.
Η σημασία της έρευνας και οι προοπτικές της
«Επικεντρωνόμαστε στην υπερευαίσθητη ανίχνευση σε ασθένειες όπως τα πρώιμα στάδια του καρκίνου, όταν το φορτίο του όγκου είναι μικρό, ή νωρίς στην υποτροπή μετά από χειρουργική επέμβαση», αναφέρει η Sangeeta Bhatia, καθηγήτρια Υγειονομικών Επιστημών και Τεχνολογίας στο MIT και μέλος του Koch Institute for Integrative Cancer Research.
Η έρευνα, που δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Communications, έχει ως επικεφαλής συγγραφείς την Carmen Martin-Alonso και τη Sarah Alamdari, οι οποίες εργάζονται σε συνεργασία με την ομάδα του MIT.
Αξιοποίηση της τεχνητής νοημοσύνης για τη διάγνωση
Περισσότερο από μια δεκαετία πριν, το εργαστήριο της Bhatia είχε προτείνει τη χρήση της δραστηριότητας των πρωτεασών ως δείκτη πρώιμου καρκίνου. Ο ανθρώπινος γονιδίωμα περιέχει περίπου 600 πρωτεάσες, οι οποίες είναι ένζυμα ικανές να διασπούν άλλες πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένων των δομικών πρωτεϊνών όπως το κολλαγόνο. Αυτές οι πρωτεάσες είναι συχνά υπερδραστήριες στα καρκινικά κύτταρα, διευκολύνοντας την αποδέσμευσή τους από την αρχική τους θέση.
Η νέα προσέγγιση των ερευνητών περιλαμβάνει την επικαλυμμένη νανοσωματιδίων με πεπτίδια που μπορούν να διασπαστούν από συγκεκριμένες πρωτεάσες. Αυτά τα σωματίδια θα μπορούσαν να καταναλωθούν ή να εισπνευστούν, και εάν ανιχνεύσουν καρκινικές πρωτεάσες, τα πεπτίδια θα διασπαστούν, απελευθερώνοντας σήματα που θα ανιχνεύονται στα ούρα.
Η νέα μέθοδος, γνωστή ως CleaveNet, επιτρέπει στους χρήστες να σχεδιάζουν πεπτίδια που θα διασπώνται αποτελεσματικά και συγκεκριμένα από τις πρωτεάσες στόχους. Έτσι, η έρευνα ανοίγει νέους δρόμους για τη διάγνωση και την παρακολούθηση του καρκίνου, παρέχοντας ελπίδα για πιο αποτελεσματικές και πρώιμες διαγνώσεις.
