L’IA reprogramme les cellules de glioblastome en cellules dendritiques pour l’immunothérapie du cancer

Dans une nouvelle étude innovante sur le glioblastome, les scientifiques ont utilisé l’intelligence artificielle (IA) pour reprogrammer les cellules cancéreuses et les convertir en cellules dendritiques (DC), capables d’identifier les cellules cancéreuses et de demander à d’autres cellules immunitaires de les tuer.

Le glioblastome est la tumeur cérébrale la plus courante chez les adultes et aussi la plus mortelle. Moins de 10 % des patients survivent cinq ans après leur diagnostic. Tandis que de nouvelles approches telles que Immunothérapie Bien qu’ils aient révolutionné le traitement d’autres cancers, ils ont eu peu d’effet sur les patients atteints de glioblastome. Cela est dû en partie au fait que ces tumeurs cérébrales difficiles à atteindre se cachent derrière la barrière hémato-encéphalique, où les cellules immunitaires ont du mal à les atteindre et à les éliminer.

Mais de nouvelles recherches, soutenues en partie par les National Institutes of Health et dirigées par la Keck School of Medicine de l’USC, ont utilisé l’IA pour explorer quels gènes contrôlent le destin d’une cellule – si elle se développe en cellule cardiaque, en cellule pulmonaire ou en une autre cellule. développe une cellule cancéreuse par exemple. Les chercheurs ont identifié des gènes capables de reprogrammer les cellules du glioblastome et de les convertir en cellules immunitaires au sein de la tumeur elle-même, leur permettant d’attaquer spécifiquement les cellules cancéreuses associées pour les détruire.

Dans les modèles murins de glioblastome, l’approche a augmenté la survie jusqu’à 75 %. Les résultats viennent d’être publiés Recherche en immunologie du cancerune revue de l’Association américaine pour la recherche sur le cancer.

Cette étude révolutionnaire exploite la puissance de l’IA pour transformer les cellules de glioblastome en cellules activatrices du système immunitaire, ce qui représente une avancée significative dans l’immunothérapie du cancer. En ciblant les propres cellules du cancer, nous ouvrons la voie à des traitements plus efficaces et offrons un nouvel espoir aux patients qui luttent contre ce cancer et bien d’autres cancers agressifs.

David Tran, MD, Ph.D., Auteur principal de l’étude, Professeur agrégé de chirurgie neurologique et de neurologie et chef de division de neuro-oncologie à la Keck School of Medicine

En plus de leurs travaux sur des modèles animaux, les chercheurs ont utilisé l’IA pour identifier un ensemble de gènes capables de convertir les cellules de glioblastome humain en cellules immunitaires. À l’avenir, les scientifiques pourraient transmettre ce matériel génétique aux patients atteints de glioblastome en l’intégrant dans un virus inoffensif, un outil appelé vecteur viral.

« Forcer une cellule dotée de 20 000 gènes à devenir autre chose est incroyablement complexe. Cela serait presque impossible avec les approches moléculaires traditionnelles », a déclaré Tran, qui codirige également le USC Brain Tumor Center au USC Norris Comprehensive Cancer Center. “L’IA nous aide à répondre à certaines questions cruciales et nous offre un moyen puissant d’apprendre à manipuler le destin d’une cellule.”

Contrôler le sort d’une cellule

Les DC jouent un rôle central dans l’activation de la réponse immunitaire : elles prélèvent des échantillons Antigènes (par exemple, d’une cellule cancéreuse) et les présenter à d’autres cellules immunitaires, y compris des armées de cellules T, lançant ainsi une attaque totale.

Il existe des preuves que les CD peuvent combattre les glioblastomes, mais les scientifiques n’ont pas encore trouvé de moyen fiable de les faire passer à travers la barrière hémato-encéphalique dans l’environnement hostile d’une tumeur. En reprogrammant les cellules cancéreuses déjà présentes dans la tumeur, Tran et son équipe ont évité ce défi majeur.

Lors de la manipulation du sort d’une cellule, la spécificité est une considération importante. Par exemple, la conversion de cellules cérébrales saines en CD pourrait réduire une tumeur cérébrale mais entraîner des problèmes de santé.

“Nous ne voulons pas donner à un patient quelque chose qui puisse convertir tous les types de cellules en CD”, a déclaré Tran.

Le système d’apprentissage automatique que lui et son équipe ont développé a pu interroger des dizaines de milliers de gènes et des millions de connexions gène-gène et identifier ceux qui peuvent cibler spécifiquement les cellules de glioblastome et les reprogrammer pour ressembler aux CD. Cette méthode basée sur l’IA diffère des recherches précédentes qui utilisaient une approche dite empirique pour identifier manuellement les gènes qui contrôlent le destin d’une cellule.

“La puissance de calcul élevée de l’IA nous aide vraiment à accélérer le processus de découverte”, a déclaré Tran.

Combinée à d’autres immunothérapies, la reprogrammation des cellules de glioblastome a considérablement augmenté la réponse immunitaire et les taux de survie dans les modèles murins de glioblastome. Combinée à une thérapie par points de contrôle immunitaire, la nouvelle approche a amélioré les chances de survie de 75 %. Combinée à un vaccin DC classique, la nouvelle approche a doublé les chances de survie. (Lorsqu’ils sont utilisés seuls, ni la thérapie par point de contrôle immunitaire ni un vaccin DC n’augmentent les chances de survie des patients atteints de glioblastome.)

Vers les essais cliniques

En plus de l’étude de validation de principe chez la souris, les chercheurs ont utilisé leur système d’IA pour identifier un ensemble de gènes humains capables de convertir les cellules de glioblastome humain en cellules de type DC. Ensuite, ils prévoient d’affiner cette liste, de conditionner le matériel génétique dans un vecteur viral et de lancer un premier cycle de mesures de sûreté et de sécurité. efficacité Tests sur modèles animaux.

“Nous voulons élargir la recherche et utiliser l’IA pour trouver les meilleures combinaisons possibles tout en nous concentrant sur les tests chez les patients”, a déclaré Tran.

Si l’approche est jugée sûre et efficace, c’est-à-dire qu’elle améliore les résultats des modèles de glioblastome et ne provoque pas d’effets secondaires inattendus, Tran et son équipe demanderont l’approbation pour commencer des essais cliniques sur des patients dans quelques années. Plus tard, ils espèrent utiliser leur modèle d’IA pour trouver des gènes capables de reprogrammer d’autres types de cellules cancéreuses pour qu’elles se comportent comme des CD.

À propos de cette recherche

Outre Tran Tianyi, les autres auteurs de l’étude comprennent Liu, Son B. Le et Dongjiang Chen du Département de neuro-oncologie, des départements de chirurgie neurologique et de neurologie et du USC Brain Tumor Center, USC Keck School of Medicine, Université de Californie du Sud ; et Dan Jin, Mathew Sebastian, Alberto Riva et Ruixuan Liu du Collège de médecine de l’Université de Floride, Gainesville, Floride.

Ce travail a été soutenu par le National Cancer Institute des National Institutes of Health (R42CA228875, R01CA238387, P30CA014089 et F30CA232641) et le programme de recherche Bankhead Coley du ministère de la Santé de Floride (6BC04).