Исследователи из Притцкеровской школы молекулярной инженерии (PME) Чикагского университета добились прорыва в поиске иммуномодуляторов, используя машинное обучение для проведения высокопроизводительного экспериментального скрининга огромного химического пространства. Это открыло новые перспективы в разработке эффективных вакцин и более сильных методов иммунотерапии для лечения рака.
Иммуномодуляторы, маленькие молекулы, которые изменяют активность иммунной системы организма, давно рассматриваются в качестве потенциальных инструментов для усиления иммунного ответа. Однако, поиск таких молекул был сложной задачей из-за огромного количества возможных вариантов – оцениваемых в 10 в 60 степени, что значительно превышает количество звезд в нашей видимой Вселенной.
Применение машинного обучения в этой области позволило исследователям открыть новые молекулы, способные улучшить иммунные пути, и найти потенциальные иммуномодуляторы, превосходящие существующие на рынке. Их результаты были опубликованы в журнале Chemical Science.
Иммуномодуляторы воздействуют на врожденные иммунные пути, такие как NF-κB, отвечающий за воспаление, и IRF, важный для противовирусного ответа. Исследователи провели эксперименты, в ходе которых было изучено 40 000 комбинаций молекул, чтобы определить их влияние на эти пути. Лучшие кандидаты усилили иммунный ответ в вакцинах и снизили воспаление.
Используя машинное обучение и библиотеку из почти 140 000 доступных малых молекул, исследователи смогли итеративно выбирать потенциально эффективные молекулы для экспериментального тестирования. Этот подход позволил отыскать ряд молекул, превосходящих остальные по эффективности, включая те, что увеличили активность NF-κB и IRF на 110% и 83% соответственно.
Более того, была обнаружена молекула, способствующая трехкратному усилению выработки интерферона при совместной доставке с агонистом STING, обладающим потенциалом усиления иммунных реакций в опухолях и являющимся перспективным средством для лечения рака.
Эти открытия не только могут улучшить иммунные ответы в вакцинах, но и обозначают перспективу универсальных иммуномодуляторов, способных изменять клеточные рецепторы для получения биологического ответа. Исследователи надеются продолжить этот процесс, исследуя новые молекулы и совершенствуя методы поиска эффективных лекарств, которые могут быть ключом к борьбе с различными заболеваниями, включая рак.
Надежда на лечение болезней с помощью этих открытий остается целью для исследователей, которые стремятся преобразовать результаты своих трудов в практическую медицинскую пользу для общества.
