در دنیای پزشکی امروز، سرطان همچنان یکی از چالش‌برانگیزترین بیماری‌ها باقی مانده است. روش‌های درمانی سنتی، اگرچه پیشرفت‌های چشمگیری داشته‌اند، اما اغلب با محدودیت‌هایی نظیر عوارض جانبی گسترده و زمان‌بر بودن فرایند شناسایی درمان‌های شخصی‌سازی‌شده مواجه هستند. اینجاست که نقش هوش مصنوعی، به عنوان یک نیروی دگرگون‌کننده، برجسته می‌شود. تصور کنید فرآیندی که پیشتر سال‌ها به طول می‌انجامید، اکنون تنها در چند هفته قابل انجام باشد. این رؤیا، با ظهور پلتفرم‌های نوین مبتنی بر هوش مصنوعی، در حال تبدیل شدن به واقعیت است.

پژوهشگران در یک همکاری پیشگامانه میان دانشگاه فنی دانمارک (DTU) و مؤسسه تحقیقاتی Scripps آمریکا، موفق به توسعه یک پلتفرم هوش مصنوعی شده‌اند که قادر است اجزای پروتئین‌ها را به شکلی اختصاصی طراحی کند. این قابلیت انقلابی، راه را برای تولید درمان‌های بسیار هدفمند هموار می‌سازد که به سلول‌های ایمنی بدن بیمار کمک می‌کند تا با دقت بی‌سابقه‌ای به جنگ سرطان بروند. این دستاورد نه تنها سرعت درمان را به طرز چشمگیری افزایش می‌دهد، بلکه می‌تواند کیفیت زندگی بیماران را نیز بهبود بخشد.

این فناوری نوین، امیدهای زیادی را برای آینده درمان سرطان زنده کرده است. با اتکا به قابلیت‌های بی‌نظیر هوش مصنوعی در تحلیل داده‌ها و طراحی مولکولی، می‌توان انتظار داشت که در آینده‌ای نه چندان دور، درمان‌های سرطانی از رویکردهای عمومی و تهاجمی فاصله گرفته و به سمت درمان‌های شخصی‌سازی‌شده، دقیق و سریع حرکت کنند. این تحول، به معنای واقعی کلمه، یک انقلاب در عرصه پزشکی است که می‌تواند زندگی میلیون‌ها نفر را در سراسر جهان نجات دهد و کیفیت آن را ارتقا بخشد.

هوش مصنوعی و تحول در نبرد با سرطان

سال‌هاست که دانشمندان به دنبال یافتن راه‌هایی برای فعال‌سازی سیستم ایمنی بدن در برابر سرطان هستند، اما پیچیدگی‌های بیولوژیکی و تنوع بالای سلول‌های سرطانی، این مسیر را دشوار ساخته است. سیستم ایمنی بدن به طور طبیعی قادر به تشخیص و نابودی سلول‌های غیرعادی، از جمله سلول‌های سرطانی است. اما متأسفانه، سلول‌های سرطانی اغلب مکانیسم‌هایی برای فرار از این نظارت ایمنی توسعه می‌دهند که موجب رشد و متاستاز تومور می‌شود.

پلتفرم هوش مصنوعی توسعه‌یافته در این تحقیق، با ارائه یک «جفت چشم جدید» برای سیستم ایمنی، این چالش را برطرف می‌کند. این به معنای توانمندسازی سلول‌های T، که سربازان اصلی سیستم ایمنی در مبارزه با عوامل بیماری‌زا هستند، برای شناسایی دقیق‌تر و کارآمدتر سلول‌های سرطانی است. در گذشته، یافتن گیرنده‌های T-سلولی خاص که بتوانند به طور مؤثر سرطان را هدف قرار دهند، فرآیندی طولانی و پرهزینه بود که نیازمند غربالگری حجم عظیمی از مولکول‌ها و زمان زیادی برای بهینه‌سازی بود.

با این حال، به لطف هوش مصنوعی، این فرآیند دگرگون شده است. تیموتی پی. جنکینز، استاد دانشگاه فنی دانمارک (DTU) و نویسنده ارشد این مطالعه، با هیجان می‌گوید: “ما درواقع یک جفت چشم جدید برای سیستم ایمنی خلق کرده‌ایم. روش‌های فعلی درمان سرطان براساس یافتن گیرنده‌های T خاص در بدن بیمار یا اهداکننده ساخته شده‌اند که بسیار وقت‌گیر و چالش‌برانگیز هستند. پلتفرم ما با استفاده از هوش مصنوعی، کلیدهای مولکولی برای هدف‌گیری سلول‌های سرطانی طراحی می‌کند و این کار را با سرعتی خارق‌العاده انجام می‌دهد؛ به‌طوری‌که یک مولکول مؤثر جدید طی 4 تا 6 هفته آماده می‌شود.” این کاهش زمان از سال‌ها به تنها چند هفته، خود گواه بر پتانسیل عظیم این رویکرد است.

چالش‌های دیرینه درمانی و راهکارهای نوین

یکی از اصلی‌ترین موانع در توسعه درمان‌های مؤثر سرطان، ماهیت ناهمگن و متغیر سلول‌های تومور است. سلول‌های سرطانی می‌توانند خود را تغییر دهند تا از شناسایی توسط سیستم ایمنی فرار کنند، یا حتی در برابر داروهای شیمی‌درمانی مقاوم شوند. همچنین، هر بیمار و حتی هر تومور، ویژگی‌های ژنتیکی و مولکولی منحصربه‌فردی دارد که نیاز به رویکردهای درمانی شخصی‌سازی‌شده را ضروری می‌سازد. دستیابی به این سطح از شخصی‌سازی با روش‌های سنتی، تقریبا غیرممکن بود.

سلول‌های T به طور طبیعی سلول‌های سرطانی را از طریق تشخیص قطعات پروتئینی کوچکی به نام پپتیدها، که توسط مولکول‌های pMHC (Major Histocompatibility Complex) روی سطح سلول‌ها ارائه می‌شوند، شناسایی می‌کنند. این تعامل، مانند یک قفل و کلید عمل می‌کند: اگر گیرنده T-سلولی به پپتید ارائه شده توسط pMHC متصل شود، سلول T می‌تواند سلول هدف را به عنوان یک تهدید شناسایی کرده و آن را از بین ببرد. اما یافتن “کلید” مناسب (گیرنده T-سلولی) برای “قفل” (پپتید سرطانی خاص) در میان میلیون‌ها ترکیب ممکن، به دلیل تنوع گسترده گیرنده‌های سلول‌های T در بدن انسان، بسیار دشوار است.

پلتفرم انقلابی هوش مصنوعی: طراحی مولکولی هدفمند

این پلتفرم هوش مصنوعی جدید، این چالش را با بهره‌گیری از قدرت یادگیری ماشینی و الگوریتم‌های پیشرفته برای طراحی مولکولی حل می‌کند. در این مطالعه، پژوهشگران از یک هدف سرطانی شناخته‌شده به نام NY-ESO-1 استفاده کردند که در انواع مختلفی از سرطان‌ها از جمله ملانوما و سرطان مثانه یافت می‌شود. این هدف، یک پروتئین شاخص است که به طور معمول در سلول‌های سالم بیان نمی‌شود یا بیان آن بسیار کم است، اما در سلول‌های سرطانی بیش‌ازحد بیان می‌شود و آن را به یک کاندیدای عالی برای درمان هدفمند تبدیل می‌کند.

با استفاده از این پلتفرم، دانشمندان موفق به ساخت یک ماده چسبناک بسیار ریز شدند که به طور خاص به مولکول‌های pMHC مربوط به هدف سرطانی NY-ESO-1 متصل می‌شود. این اتصال، فوق‌العاده دقیق و اختصاصی است، به این معنی که این ماده چسبناک فقط سلول‌های سرطانی حاوی NY-ESO-1 را شناسایی می‌کند و از آسیب رساندن به بافت‌های سالم جلوگیری می‌کند. این دقت در درمان‌های سرطانی بسیار حیاتی است، زیرا عوارض جانبی شدید یکی از معضلات اصلی بسیاری از روش‌های درمانی کنونی است.

سلول‌های IMPAC-T: موشک‌های هدایت‌شونده علیه سرطان

پس از تولید این مولکول چسبناک، گام بعدی تزریق آن به سلول‌های T بیمار بود. این فرآیند، منجر به ایجاد نوع جدیدی از سلول‌های ایمنی شد که محققان آن‌ها را سلول‌های «IMPAC-T» نامیدند. نامگذاری IMPAC-T برگرفته از عبارت “Immune-cell Modified for Precision Anti-Cancer Therapy” به معنای “سلول ایمنی اصلاح‌شده برای درمان دقیق ضد سرطان” است و به خوبی هدف این سلول‌ها را نشان می‌دهد. در آزمایش‌های انجام شده، این سلول‌های IMPAC-T توانایی فوق‌العاده‌ای در شناسایی و نابودی دقیق سلول‌های سرطانی از خود نشان دادند، در حالی که به سلول‌های سالم اطراف آسیبی نمی‌رساندند.

فرآیند درمانی با این روش، به شرح زیر است: ابتدا، یک نمونه خون از بیمار مبتلا به سرطان در بیمارستان گرفته می‌شود. سپس، سلول‌های ایمنی (به ویژه سلول‌های T) از این نمونه خون استخراج می‌شوند. در مرحله بعد، این سلول‌های ایمنی در آزمایشگاه با استفاده از پلتفرم طراحی‌شده با هوش مصنوعی، مهندسی و اصلاح می‌شوند تا گیرنده‌های جدیدی را بیان کنند که به طور خاص هدف سرطانی NY-ESO-1 را شناسایی می‌کنند. در نهایت، این سلول‌های IMPAC-T تقویت‌شده و شخصی‌سازی‌شده، به بدن بیمار بازگردانده می‌شوند. در بدن بیمار، این سلول‌ها مانند موشک‌های هدفمند عمل می‌کنند و مستقیماً به سمت سلول‌های سرطانی حرکت کرده و آن‌ها را از بین می‌برند.

«سینه رکر هادروپ»، یکی از اساتید دانشگاه DTU و از نویسندگان این تحقیق، بر اهمیت دقت در این روش تأکید می‌کند: “دقت در درمان سرطان بسیار مهم است. با پیش‌بینی و حذف اتفاقات ناخواسته در مرحله طراحی، ما توانسته‌ایم خطرات درمان را کاهش دهیم و شانس طراحی یک درمان ایمن و مؤثر را افزایش دهیم.” این رویکرد پیشگیرانه در طراحی، به معنای کاهش احتمال واکنش‌های خودایمنی یا حمله به بافت‌های سالم است که از نگرانی‌های اصلی در بسیاری از ایمونوتراپی‌ها محسوب می‌شود.

آینده‌ای نزدیک برای درمان‌های سرطانی شخصی‌سازی‌شده

این دستاورد علمی، پتانسیل بی‌نظیری برای تغییر پارادایم درمان سرطان دارد. کاهش زمان لازم برای شناسایی و توسعه مولکول‌های مؤثر از چندین سال به تنها چند هفته، به این معنی است که بیماران می‌توانند بسیار سریع‌تر به درمان‌های شخصی‌سازی‌شده دسترسی پیدا کنند. این سرعت عمل، به ویژه برای سرطان‌هایی که به سرعت پیشرفت می‌کنند و زمان فاکتور حیاتی در درمان است، اهمیت ویژه‌ای دارد.

جنکینز پیش‌بینی کرده که این روش درمانی نوین طی پنج سال آینده برای آغاز آزمایش‌های بالینی انسانی آماده خواهد شد. این بدان معناست که اگر آزمایشات موفقیت‌آمیز باشند، این فناوری می‌تواند در یک دهه آینده به طور گسترده در دسترس بیماران قرار گیرد. موفقیت این پلتفرم نه تنها در بهبود درمان سرطان‌های موجود، بلکه در فراهم کردن زیرساختی برای توسعه سریع درمان‌های جدید برای انواع دیگر بیماری‌ها نیز نویدبخش است. این پیشرفت، گامی بزرگ به سوی عصر جدیدی در پزشکی است که در آن هوش مصنوعی نقش کلیدی در طراحی درمان‌های فوق‌دقیق و شخصی‌سازی‌شده ایفا می‌کند و نبردی کارآمدتر و امیدبخش‌تر علیه سرطان را آغاز خواهد کرد.

نتایج این تحقیق مهم و تأثیرگذار در مجله علمی Science منتشر شده است.