Nytt storskaligt forskningsprojekt: AI ska lägga nya bitar i cancerpusslet

Med hjälp av artificiell intelligens (AI) kommer forskare nu att inhämta kunskap om de molekyler som T-cellerna känner igen inuti cancercellerna, och därigenom förhoppningsvis bli klokare på varför immunterapi fungerar på vissa patienter och inte på andra. Det är verkligen ett av de mest spännande projekten vi någonsin har varit involverade i, säger den norska professorn Johanna Olweus.

Hon och ett team av världsledande forskare kommer att använda AI för att lösa ett av cancerforskningens största mysterier. Målet är att förstå varför immunterapi – som har revolutionerat behandlingen av cancer det senaste decenniet – endast fungerar på vissa patienter och vid utvalda cancertyper, och inte på andra.

Forskargruppen MATCHMAKERS, som inkluderar Johanna Olweus forskningsgrupp och 11 andra internationella grupper, och som leds av Michael Birnbaum (MIT, Boston), har nyligen erhållit 260 miljoner norska kronor (motsvarande cirka 165 miljoner danska kronor) från den prestigefyllda Cancer Grand Challenges Awards. 178 team av toppforskare från hela världen skickade in sina bästa idéer till tävlingen, och endast fem gick vidare, skriver den norska motsvarigheten till Kræftens Bekæmpelse, Kreftforeningen, i en nyhet.

- Det är klart ett av de mest spännande projekten som min forskargrupp någonsin har varit involverad i. Vi är de första i Norden som har deltagit i ett Cancer Grand Challenge-projekt, och det är en stor ära och möjlighet. Vår expertis och vårt bidrag till konsortiet ligger inom basal immunologi, säger Johanna Olweus, professor vid Oslo universitet och avdelningschef för cancerimmunologi vid Institutet för cancerforskning på Oslo universitetssjukhus.

Helt unika T-celler

MATCHMAKERS, som består av framstående forskare inom bland annat avancerad bioteknik, strukturell biologi och AI från Norge, Tyskland, Nederländerna och Storbritannien, kommer att undersöka hur immunterapi interagerar med immunsystemet och därmed lyckas döda cancerceller.

Människor har omkring tio miljoner unika T-celler, som var och en har receptorer som känner igen olika ytmolekyler. En liten andel av dessa receptorer känner igen cancermolekyler – och de varierar från patient till patient.

- I dag är det enkelt att hitta de gensekvenser som kodar för T-cellreceptorer genom gensekvensering, men det är inte möjligt att säga vad receptorn känner igen utifrån den kunskapen. Om vi blir i stånd till det – vilket är projektets ultimata mål – kan denna kunskap användas för att förstå vilka patienter som kommer att dra nytta av immunterapi, för att välja ut och berika immunceller som kan angripa cancern hos den enskilda patienten, och i bästa fall att designa nya receptorer som kan säkerställa effektiv och säker immunterapi för den enskilda patienten, säger Johanna Olweus.

Forskarna använder AI för att identifiera vilka receptorer som känner igen vilka målmolekyler. Det finns redan en del bevis för vad T-cellreceptorerna känner igen vid infektionssjukdomar, och forskarna kommer därför att mata algoritmerna med massor av data härifrån. Förväntningen är att AI kan användas för att se mönster i hur immunceller känner igen sina mål, och att dessa mönster kan överföras till cancerbiologin.

- Vi vill generera datamängder utifrån stora mängder data, där vi på förhand vet vilka målmolekyler T-receptorerna känner igen. Min grupp har särskild expertis inom detta. Dessa receptor-målmolekylpar kommer vi att använda för att träna AI-algoritmer som kan leta efter mönster, säger Johanna Olweus.

Gynnar flera patientgrupper

Sigrid Bratlie, molekylärbiolog och strategisk rådgivare i Kreftforeningen, bedömer att forskningsprojektet kommer att ha stor betydelse för flera patientgrupper.

- Projektet riktar sig inte till en enda patientgrupp, och därför hoppas jag att resultaten kommer att gynna flera patientgrupper, både inom cancer, infektionsmedicin och autoimmuna sjukdomar, säger hon.

Projektet ligger i linje med den immunterapeutiska revolution som har ägt rum de senaste åren inom många cancerområden.

- Målet är att förstå hur immunsystemet känner igen sina fiender, och nu kommer detta att ske med hjälp av artificiell intelligens och genteknologi. Man kan egentligen kalla det immunterapi 2.0, och det betyder att patienterna får skräddarsydd behandling, säger Sigrid Bratlie.

En stor verktygslåda

Projektets strategi baseras på några av de samma principer som används vid CAR-T-cellsterapi, där immuncellerna – lite populärt sagt – är utrustade med "ögon". Det är begränsat vad dagens CAR-T-celler kan "leta efter". För närvarande är det endast molekyler utanför cellerna som "ögonen" kan identifiera, men med användning av AI är förhoppningen att man också ska kunna avläsa vad som finns inuti cancercellerna.

Enligt Sigrid Bratlie kommer forskningen att kunna öppna en enorm verktygslåda, men den avancerade strategin är också förenad med utmaningar.

- Det handlar om tekniskt avancerad behandling som kräver en bra infrastruktur. Dessutom är reglering och krav på godkännande extra omfattande för denna typ av behandling, vilket innebär att det tar tid att utveckla. Vi är glada över att norska forskare ligger i framkant inom detta område i världen och att forskningen ser så lovande ut. Detta är en viktig del av framtidens cancerbehandling, och jag hoppas att forskargruppen lyckas, säger hon.

Artikeln publicerades först i Onkologisk Tidskrift i Norge. Denna version är således översatt och korrigerad i förhållande till originalet.