Наночастицы с ИИ-сенсорами позволят проводить домашний скрининг рака

Исследователи из MIT и Microsoft разработали систему искусственного интеллекта CleaveNet для создания пептидных сенсоров, способных выявлять рак на самых ранних стадиях с помощью простого анализа мочи в домашних условиях.

Наночастицы, покрытые пептидами, созданными ИИ, могут действовать как сенсоры, сигнализирующие о наличии в организме протеаз, связанных с раком. Автор: MIT News

Идея основана на том, что раковые клетки часто проявляют повышенную активность специфических ферментов — протеаз, которые помогают им разрушать межклеточное вещество и метастазировать. Наночастицы покрываются пептидами (короткими белками), которые расщепляются определёнными протеазами. Если такие ферменты присутствуют в организме, расщеплённые пептиды выводятся с мочой, где их можно обнаружить тест-полоской, подобной тесту на беременность.

Мы сосредоточены на сверхчувствительном обнаружении таких заболеваний, как ранние стадии рака, когда опухолевая нагрузка мала, или ранние рецидивы после операции, — говорит Сангита Бхатия, профессор MIT и соавтор исследования.

Ранее поиск подходящих пептидов вёлся методом проб и ошибок, и они часто реагировали на несколько протеаз одновременно. Новая ИИ-модель CleaveNet, обученная на данных о 20 000 пептидов, позволяет целенаправленно проектировать последовательности, которые эффективно и избирательно расщепляются конкретными протеазами, что повышает точность диагностики.

Когда мы настроили модель на генерацию последовательностей, эффективных и селективных для MMP13, она предложила пептиды, никогда не встречавшиеся в обучающих данных, и они действительно оказались и эффективными, и селективными, — отмечает ведущий автор работы Кармен Мартин-Алонсо.

Это открывает путь к созданию домашних диагностических наборов, способных различать до 30 типов рака на ранней стадии. Кроме того, такие пептиды можно использовать в таргетной терапии для прикрепления лекарств к антителам, чтобы они высвобождались только в опухолевой среде, что повысит эффективность и снизит побочные эффекты.

ИИ: Это прорывное направление в медицине, которое может кардинально изменить онкологический скрининг, сделав его массовым, доступным и неинвазивным. В перспективе это может спасти миллионы жизней за счёт сверхранней диагностики.