L'intelligence artificielle crée des « missiles » moléculaires pour cibler les cellules cancéreuses

Le traitement personnalisé du cancer atteint un nouveau niveau alors que les chercheurs ont développé une plateforme d'IA qui peut désormais personnaliser les composants protéiques et « armer » les cellules immunitaires d'un patient pour lutter contre le cancer.

Une nouvelle méthode décrite dans la revue Science démontre pour la première fois qu'il est possible de concevoir des protéines sur ordinateur capables de rediriger les cellules immunitaires pour tuer les cellules cancéreuses à l'aide de molécules pMHC.

Cela réduit radicalement le temps nécessaire pour trouver des molécules efficaces pour le traitement du cancer – de plusieurs années à plusieurs semaines.

« Nous créons une nouvelle vision du système immunitaire. Les traitements anticancéreux personnalisés actuels reposent sur la découverte de récepteurs des lymphocytes T dans le système immunitaire du patient ou du donneur, lesquels peuvent être utilisés en thérapie. Il s'agit d'un processus très long et complexe. Notre plateforme conçoit des clés moléculaires pour la reconnaissance des cellules cancéreuses grâce à l'IA, et ce à une vitesse incroyable, permettant de développer une molécule candidate en seulement 4 à 6 semaines », explique Timothy P. Jenkins, professeur associé à l'Université technique du Danemark (DTU) et dernier auteur de l'étude.

Des missiles ciblés contre le cancer

La plateforme d'IA, développée conjointement par des spécialistes de la DTU et du Scripps Research Institute (États-Unis), résout l'un des problèmes clés dans le domaine de l'immunothérapie: créer des méthodes ciblées pour traiter les tumeurs sans endommager les tissus sains.

Généralement, les lymphocytes T reconnaissent naturellement les cellules cancéreuses en réagissant à des peptides spécifiques présents à la surface cellulaire par les molécules du pCMH. Transposer ces connaissances en thérapie est un processus lent et complexe, notamment parce que la diversité des récepteurs des lymphocytes T empêche le développement de traitements universels et personnalisés.

Renforcer le système immunitaire du corps

Dans le cadre de cette étude, les scientifiques ont testé l'efficacité de la plateforme sur une cible connue, NY-ESO-1, présente dans divers types de cancer. L'équipe a réussi à concevoir un mini-liant qui se lie étroitement aux molécules pMHC de NY-ESO-1.

Lorsque cette protéine a été insérée dans les lymphocytes T, elle a créé une nouvelle structure cellulaire que les chercheurs ont appelée cellules IMPAC-T. Ces cellules ont efficacement dirigé les lymphocytes T pour tuer les cellules cancéreuses lors d'expériences en laboratoire.

« C'était incroyablement passionnant de voir comment les mini-protéines de liaison, conçues entièrement sur ordinateur, fonctionnent si efficacement en laboratoire », explique Christoffer Haurum Johansen, postdoctorant, co-auteur de l'étude et chercheur à la DTU.

Les scientifiques ont également utilisé la plateforme pour concevoir des protéines afin de cibler une cible cancéreuse identifiée chez un patient atteint de mélanome métastatique, et ont également créé avec succès des composés actifs à cette fin, prouvant que la méthode peut être appliquée à de nouvelles cibles cancéreuses individuelles.

Contrôle de sécurité virtuel

L'élément clé de l'innovation a été la création d'un test de sécurité virtuel. Les scientifiques ont utilisé l'IA pour analyser les miniliants qu'ils ont créés, en les comparant aux molécules pMHC présentes dans les cellules saines. Cela leur a permis d'éliminer les molécules potentiellement dangereuses avant le début des expériences.

« La précision dans le traitement du cancer est cruciale. En prédisant et en éliminant les réactions croisées dès la conception, nous avons pu réduire les risques et augmenter les chances de créer une thérapie sûre et efficace », explique Sine Reker Hadrup, professeure à la DTU et co-auteure de l'étude.

Traitement - après cinq ans

Jenkins estime qu'il faudra jusqu'à cinq ans pour mener les premiers essais cliniques sur l'homme. Une fois mise en œuvre, la méthode ressemblera aux méthodes existantes utilisant des cellules T génétiquement modifiées, appelées thérapies CAR-T, utilisées pour traiter le lymphome et la leucémie.

Tout d'abord, du sang est prélevé sur le patient, comme lors d'un test classique. Des cellules immunitaires sont extraites de ce sang et modifiées en laboratoire par injection de mini-liants conçus par IA. Ces cellules immunitaires améliorées sont ensuite réinjectées au patient et agissent comme des missiles guidés, détectant et détruisant précisément les cellules cancéreuses dans l'organisme.