Bagaimana AI Boleh Menangkap Kanser

(SeaPRwire) –   Masalah teras dalam onkologi sentiasa berkisar tentang diskriminasi. Pada peringkat molekul, sel kanser dan sel normal hampir serupa. Apa yang membezakan sel kanser ialah penyahaturan, satu set suis genetik yang dihidupkan ke arah yang salah, menyebabkan pertumbuhan yang tidak terkawal. Selama beberapa dekad, mencari dan memanfaatkan suis tersebut memerlukan pencarian melalui sampel pesakit secara manual, mencari corak yang cukup halus sehingga hampir tidak kelihatan.

AI telah mengubah apa yang mungkin. Sistem yang dilatih pada pangkalan data genom yang merangkumi puluhan ribu sampel kanser yang telah dijujuk kini dapat mengenal pasti corak pengawalaturan induk yang aktif khusus dalam sel kanser dan bukan dalam tisu sihat di sekeliling. Tidak seperti penanda biologi onkologi persisi yang lama, ini adalah tandatangan genom berbutir halus yang mengekod perbezaan antara malignan dan normal pada tahap bagaimana gen dihidupkan dan dimatikan.

Setelah tandatangan tersebut dikenal pasti, ia membuka kunci kepada pelbagai pendekatan yang sebelum ini tidak mungkin. AI membantu penyelidik mereka bentuk vaksin kanser diperibadi yang melatih sistem imun untuk melawan mutasi unik yang dihasilkan oleh tumor pesakit.

Moderna dan Merck sudah berada dalam percubaan peringkat akhir melakukan ini, membina atas infrastruktur mRNA yang sama yang menggerakkan vaksin COVID-19. AI juga membantu jurutera membina sel CAR T yang lebih bijak yang menggunakan isyarat khusus tumor untuk kekal aktif di dalam persekitaran imunosupresif kanser, dan tidak keletihan sebelum tugas selesai. Pada hujung terawal saluran paip, analisis berasaskan AI terhadap data genom dan pengimejan memungkinkan pengesanan kanser bertahun-tahun sebelum gejala muncul, apabila kadar kelangsungan hidup jauh lebih tinggi.

Bagaimana kita melawan kanser hari ini

Keadaan semasa kemajuan terkini ialah saintis mengenal pasti sasaran yang wujud secara semula jadi pada atau di dalam sel tumor (protein, enzim, reseptor) dan membina ubat untuk memukulnya. Ia perlahan, mahal, dan sangat terhad. Ini kerana sasaran semula jadi bukan hanya wujud dalam sel kanser, tetapi juga wujud dalam sel sihat. Sebarang ubat yang mengaktifkan sistem imun juga mengaktifkannya di tempat lain, menyebabkan tindak balas ribut imun yang berbahaya dan toksik.

Hari ini, mengurangkan dos adalah satu-satunya cara yang kita tahu untuk menangani ini. Tetapi apabila kita mengurangkan dos, keberkesanan juga berkurangan, meningkatkan peluang kanser untuk kembali. Sering kali, apabila kanser kembali, ia mempunyai masa untuk bermutasi dan membangunkan rintangan terhadap ubat-ubatan.

Dalam kanser paru-paru, bentuk paling berbahaya yang menyumbang 1.8 juta kematian di seluruh dunia setiap tahun, kita telah membuat kemajuan dan hampir menggandakan kadar kelangsungan hidup 5 tahun dalam dua dekad yang lalu. Walau bagaimanapun, itu masih bermakna kira-kira 70% pesakit yang didiagnosis akan mati dalam 5 tahun akan datang.

Bagaimana biojuruteraan kanser didorong AI berfungsi

Kecerdasan buatan jauh lebih penting daripada hanya chatbot yang pintar. Walaupun AI membantu ahli radiologi membaca imbasan dengan lebih pantas atau algoritma menyaring pangkalan data ubat untuk calon penujuanan semula adalah permulaan yang baik, kita perlu bermain permainan yang berbeza sama sekali.

Analogi yang mula digunakan oleh penyelidik ialah pendekatan AI ini kepada DNA dan biologi kanser adalah seperti apa yang telah menjadi AlphaFold kepada sains protein. AlphaFold tidak menemui protein; ia mentafsirkan peraturan yang mengawal bagaimana ia melipat, memungkinkan untuk membuat penaakulan tentang struktur protein secara sistematik buat pertama kali.

Biojuruteraan kanser didorong AI mentafsirkan peraturan litar genetik kanser dengan cukup baik untuk menulis program yang berjalan di dalam sel tumor dengan ketepatan yang tidak pernah dibenarkan oleh penanda biologi semula jadi. Kita bukan hanya membaca kod. Kita sedang menulis semula kod tersebut.

Mekanisme penghantaran memerlukan kejayaan tersendiri. Untuk sampai ke sel kanser, muatan genetik sintetik mesti terlebih dahulu bergerak melalui badan tanpa dimusnahkan oleh sistem imun. Nanopartikel lipid, teknologi yang sama di sebalik vaksin COVID-19, muncul sebagai kenderaan.

Program pandemik membuktikan apa yang lama disyaki oleh penyelidik: nanopartikel lipid boleh menyampaikan muatan mRNA ke dalam sel manusia dengan selamat dan pada skala besar. Ahli biojurutera kini menyesuaikan infrastruktur tersebut untuk kanser dan untuk muatan DNA terapeutik, sementara, dan selamat, merekayasa permukaan nanopartikel untuk mengelak pengesanan imun dan melanjutkan tetingkap masa untuk mencapai sasaran mereka. Di sini juga, algoritma AI yang mentafsirkan skrin besar pada perpustakaan sebatian besar mempercepatkan kemajuan.

China sudah pun memimpin

Walau bagaimanapun, semua ini tidak penting jika Amerika tidak menganggapnya sebagai keutamaan strategik. China telah menjadikan bioteknologi sebagai keutamaan strategik kebangsaan, menyalurkan dana kerajaan terus ke syarikat permulaan bioteknologi, memendekkan garis masa semakan kawal selia, dan menimbulkan ancaman yang kredibel kepada dominasi Amerika dalam sektor tersebut. Dalam separuh pertama tahun lalu sahaja, industri farmaseutikal melabur $48.5 bilion dalam urusan bioteknologi China, lebih daripada semua gabungan tahun 2024. Sementara itu, modal teroka AS terus mengalir secara besar-besaran ke arah AI dalam erti kata perisian yang sempit. Syarikat permulaan AI menarik lebih $200 bilion dalam pembiayaan tahun lepas; itu mewakili 50% daripada semua pembiayaan modal teroka. Biofarmaseutikal menarik kira-kira $26 bilion.

Jurang itu bukan sekadar ketidakcekapan pasaran. Ia mencerminkan kegagalan untuk mengenali bahawa aplikasi AI yang paling penting dalam dekad ini mungkin bukan semata-mata tentang menjadikan perisian lebih pintar. Ia mungkin mengubah dunia fizikal yang kita diami, dan mengembangkan biologi dari sains kepada kejuruteraan dengan menjadikan sel boleh diprogramkan.

Bagaimana AS boleh memimpin masa depan rawatan kanser

Untuk AS memimpin masa depan rawatan kanser, Kongres harus menubuhkan dana pelaburan bioteknologi kebangsaan yang khusus. Bukan hanya Agensi Projek Penyelidikan Lanjutan untuk Kesihatan (ARPA-H), yang masih kebanyakannya disalurkan melalui institusi akademik, tetapi satu kenderaan yang meletakkan modal terus ke dalam syarikat platform peringkat awal dan mengekalkan harta intelek tersebut di tanah Amerika.

Pelabur institusi besar dan firma VC juga mesti memainkan peranan penting. Walaupun ramai telah beralih ke arah AI perisian, mereka perlu bertanya kepada diri sendiri sama ada teknologi yang boleh memprogramkan sel untuk melawan kanser layak mendapat sekurang-kurangnya keperluan yang sama seperti model bahasa besar seterusnya.

Akhirnya, laluan semakan dipercepat baharu FDA perlu diperluas secara eksplisit kepada terapi biologi berasaskan platform, bukan hanya ubat aset tunggal, supaya syarikat yang membina rawatan kanser generasi seterusnya tidak menunggu sedekad untuk kejelasan kawal selia.

Sains sudah sedia. Kita memerlukan pelaburan yang kukuh dan mantap dalam teknologi perubatan persisi masa depan Amerika untuk mula memprogramkan kanser melawan dirinya sendiri buat pertama kali.