计算使免疫细胞杀死癌细胞

最有前途的新的癌症疗法之一涉及到工程细胞从人体自身的免疫系统攻击肿瘤,但调优这些袭击者备用健康组织仍是极具挑战性的课题。现在合作的计算机科学家和工程师们产生了一种方式来选择目标与同样的逻辑驱动电脑、有前途的治疗都是更安全、更广泛有效。

在《华尔街日报》发表的一篇论文电池系统普林斯顿大学,计算机科学家和西蒙斯基金会与加州大学旧金山分校的研究人员合作研究将会发生什么如果杀手的免疫细胞,一种T细胞,都配备了各种组合的识别能力,逻辑上标记的癌症。他们遇到的工程细胞会攻击只有一个特定的结合,如标记A和B,但不是标记c .结果显示显著改善在T细胞的能力杀死多种肿瘤细胞,同时避免健康组织。

露丝·Dannenfelser普林斯顿大学获得计算机科学博士学位,现在是一个数据科学家莱斯大学。

研究表明,有可能克服什么似乎是一个基本的权衡,露丝说Dannenfelser,论文的第一作者,他的工作是她的一部分的主题在普林斯顿大学计算机科学博士研究。“所有癌症的样本给定的肿瘤类型,他们中有多少疗法实际上打吗?”Dannenfelser说现在数据科学家莱斯大学。”你可以有非常具体的东西,但它会潜在的目标只有少数肿瘤细胞而不是杀死他们所有人的耐心。或者你可以有将所有的癌细胞,被广泛用于许多病人也可能摧毁许多正常组织。”Even within a single patient's tumor, the cancer cells are often so diverse that targeted T-cell therapies, known as CAR-T therapies, kill only a fraction of them.

在他们的论文中,研究人员解决这一挑战,许多有前途的细胞表面标记的组合,称为抗原,这一目标广泛的肿瘤细胞的同时保留健康组织。非常有前途的肿瘤抗原是组合已经处于临床试验阶段,与小说揭露的机器学习技术。展示的证据原则,研究人员编程的一个组合,他们发现人类T细胞和测试他们在实验室对肾细胞癌、肾癌。对癌细胞的治疗非常有效,但没有攻击健康的血细胞或肺细胞,同时也会携带一个而不是两个抗原。

新方法汇集了两个重要的研究。为首的研究者在加州大学旧金山分校生物温德尔Lim,开创了一种方法程序T细胞使用布尔逻辑的组合“,”或“或”和“不”的基础计算operations-essentially使细胞进入微型计算设备。Lewis-Sigler整合基因组学中心的研究人员在普林斯顿和西蒙斯基金会的熨斗研究所,由计算机科学家奥尔加Troyanskaya,将机器学习技术应用到模型复杂的生物过程和疾病,包括大公司数据分析。

“细胞生物工程和数据科学的组合是独一无二的强大,“Troyanskaya说。“集成这些字段使我们能够利用分子数据提出的大型集合的组合标记可以精确目标这些高级工程T细胞癌症,保留正常细胞。”

Dannenfelser说创新的关键是他们的算法能够有效地整理大量的潜在的抗原组合,优先考虑那些有可能实现针对特定癌症类型广泛的有效性和对健康细胞的影响很小。该集团始于2358年antigens-molecules现在表面的细胞和访问免疫细胞寻找这类分子。结合对这些抗原为逻辑命令如“攻击只与A和B细胞”或“攻击只有细胞而不是B”将导致超过250万的组合。添加第三个抗原为可能会爆炸的逻辑逻辑操作超过20亿人。33的所有组合算法相比肿瘤类型,测试他们可能避免针对34个健康的主要组织。

“每个肿瘤类型,我们评估所有可能的组合的歧视的潜力,”Dannenfelser说。“这是酷的部分我们的方法;如果你试图这样做,只是没有办法。”

还为时过早知道发现的任何组合的集团将成为优秀的癌症治疗,但该方法给制药研究人员一个启动过程的有力工具。制造商的t细胞疗法能快速测试有前途的组合细胞,然后再到动物研究进行进一步的调查,Dannenfelser说。

“这工作到底是帮助我们设计临床候选治疗细胞更系统化的方法,”林说。“可能性太大的空间来构建和测试T细胞对所有可能的组合。这种算法使得设计精度的问题治疗细胞更加可控,成本有效的和现实的。”

Lim实验室已经表明多个分子抗原传感器可以创建很多复杂的计算机癌症识别电路。他们的系统,在《科学》杂志上的一篇论文中描述的11月27日,可用于“即插即用”的方式来创建t细胞与自定义逻辑电路精确识别病变细胞。

新疗法的前景Dannenfelser来自她的研究令人兴奋,开始研究生院不确定如果她感兴趣研究作为自己的职业。她参加硕士项目的计算机,因为她不确定她是否想要追求一个博士,她先进,支持文化Troyanskaya实验室的帮助让她走了。

“奥尔加是一个伟大的导师,因为她给了你一些方向,但真正让你掌握,“Dannenfelser说,他现在工作在实验室的Vicky姚明,大米和助理教授也Troyanskaya集团的前成员。当Troyanskaya Lim UCSF想合作,找到更好的工作降至Dannenfelser抗原组合。”她配对我温德尔和说,“去吧,看看你能找到什么。’”

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