Rosie egy 8 éves, nem teljesen fajtatiszta staffordshire bullterrier. Mentett kutyaként fogadta őt örökbe gazdája, az ausztrál Paul Conyngham. Pár hónappal ezelőtt Rosie-nál rosszindulatú elváltozást találtak. A diagnózis szerint agresszív hízósejtes daganat támadta meg a szervezetét: egy, a kutyák körében gyakori bőrráktípus. Bár megműtötték, illetve kemoterápiás kezelésen is átesett, a betegség utóbb mégis kiújult. A kutya lábain több nagy tumor is képződött, az állatorvosok pedig legfeljebb néhány hónapot jósoltak neki. A techvállalkozó Conyngham azonban nem törődött bele ilyen könnyen kedvence kényszerű elvesztésébe. Mindennapi munkája során rutinszerűen foglalkozik adatelemzéssel, mesterséges intelligenciával és kódírással, az így szerzett tudását pedig ezúttal Rosie gyógyítása szolgálatába állította.
Rákellenes vakcina: így működik
Mint azt Justin Stebbing onkológus, az Anglia Ruskin Egyetem kutatója írja a The Conversation oldalán, a kutya története jelen állás szerint hihetetlen fordulatot vett. Gazdája maga tervezett meg számára egy vakcinát, amelynek beadását követően Rosie állapota rohamosan javulni kezdett. Mi több, amint arról Conyngham az Új-dél-walesi Egyetemnek nyilatkozva beszámolt, kedvence a napokban már boldogan játszott más kutyákkal egy közeli parkban, valamint egy vadnyulat is megkergetett a kerítésen átugorva. De hogyan lehetséges egyáltalán, hogy egy laikus vállalkozó pusztán az MI segítségével hatékony rákellenes vakcinát hozzon létre? Szakértőként Stebbing e folyamatot és annak tanulságait foglalta össze cikkében.
Az első lépés annak megértése volt, hogy miben különböznek Rosie tumorsejtjei az egészséges sejtektől. Testünk minden egyes sejtje hordoz genetikai örökítőanyagként dezoxiribonukleinsavat, közismertebb rövidítéssel DNS-t. Ez valójában egy hosszú, kémiai molekula, amely egyfajta biológiai használati útmutatóként szolgál. Érdemes úgy elképzelni, mint egy hosszú betűsort, amely kizárólag négy betű váltakozásából épül fel. Rák abból alakul ki, ha ezek a betűk kicserélődnek a sorban, megváltoztatva így az említett útmutató tartalmát. Bizonyos esetekben ugyanis ez ahhoz vezethet, hogy a sejtek kontrollálatlanul osztódni és növekedni kezdenek. Így jönnek létre a rosszindulatú daganatok.
A daganatos és egészséges sejtek közötti eltérés tehát kimutatható, ha mindkét esetben végigolvassuk, majd összehasonlítjuk a két betűsort. Conyngham pontosan ezt csinálta. Saját költségén felkért egy egyetemi laboratóriumot, hogy végezzenek DNS-szekvenálást Rosie tumorából. A vizsgálat eredménye egy hosszú lista lett, amely a mutációkat tartalmazta – leegyszerűsítve a betűzési eltéréseket, hibákat az egészséges sejtekhez képest. Önmagában azonban ez még nem több egy óriási adathalmaznál. A nagy kérdés az, hogy mihez lehet vele kezdeni. A gazdi ezen a ponton fordult a mesterséges intelligenciához. Egy chatbottól arról kért információkat, hogy a tudósok hogyan terveznek személyre szabott rákvakcinákat, és hogy ő maga hogyan kereshet megfelelő terápiás célpontokat a mutációk listájából.
Ha ugyanis a rákellenes vakcinákat nézzük, azok valamelyest különböznek a hagyományos, fertőzésekkel szemben alkalmazott oltóanyagoktól. Utóbbiak esetén az adott vírus vagy baktérium egy apró, önmagában ártalmatlan darabkáját juttatják a szervezetbe, amelyet az immunrendszer megtanulhat felismerni. Így aztán, amikor már a valódi kórokozóval találkozik, gyorsan tud reagálni. Ilyen módon a védőoltások alapvetően megelőzési célokat szolgálnak. Az onkológiai ellátásban viszont inkább terápiás célzattal alkalmazzák azokat. Olyanokat oltanak be, akik már eleve betegek. A cél, hogy az immunrendszer képessé váljon felismerni a rákos sejtek bizonyos, addig figyelmen kívül hagyott pontjait, majd támadást indítson ellenük.
A gazdi írta meg a vakcina receptjét
E ponton jön képbe az úgynevezett hírvivő RNS, avagy az mRNS, amely a koronavírus-pandémia során, majd később Karikó Katalin Nobel-díja kapcsán is gyakran szerepelt a hírekben. Ha a DNS egy teljes kézikönyv, akkor az mRNS csupán egy egyoldalas képes leírás, amely egyetlen rövid parancsot visz a sejtek fehérjegyártó üzemébe. Maradva a Covid-19 példájánál: ott az mRNS-vakcinák azt a parancsot szállították, hogy az emberi sejtek állítsák elő a vírus tüskefehérjéjét. A tüskefehérje fontos szerepet játszik abban, hogy a kórokozó fertőzést tudjon kialakítani, önmagában viszont veszélytelen. Ha pedig az immunrendszer hatékony védelmet alakít ki ellene, akkor a koronavírussal szemben is könnyen fel tud lépni. Érdemes továbbá megemlíteni, hogy az mRNS hamar lebomlik a szervezetben, és nem változtatja meg a DNS-t.
Személyre szabott rákellenes vakcinák esetében a kutatók olyan fehérjéket keresnek, amelyek csak az adott tumorban fordulnak elő. Ezeket nevezzük neoantigéneknek, amelyeket aztán be lehet kódolni egy mRNS-szekvenciába. Az oltás beadása után a sejtek rövid ideig elkezdik a daganatra jellemző fehérjetöredékeket gyártani, amelyeket az immunrendszer felismerhet, hogy aztán ideális esetben minden olyan sejtet abnormálisként azonosítson, amely hordozza ezt a bizonyos proteint. Nagyon leegyszerűsítve tehát olyan ez, mintha az mRNS egy körözési fotót mutatna az immunrendszernek, amelyen a rákos elváltozás szerepel.
Conyngham MI-eszközök segítségével keresett Rosie mutációi között olyanokat, amelyek jó jelöltek lehetnek neoantigénnek. Egy speciális szoftver segítségével még azt is képes volt modellezni, hogy miként néznek ki szerkezetileg ezek a mutáns fehérjék, ami segített feltárni, melyeket lehetnek a legkönnyebben láthatók az immunrendszer számára. Mindezen információk birtokában már hozzáláthatott a vakcinagyártáshoz, amit persze azért nem a saját garázsában ejtett meg. A potenciális célpontok listájával felkereste az Új-dél-walesi Egyetem kutatóit, akik a tőle kapott adatok alapján megtervezték és előállították a kész oltóanyagot.
Sorozatgyártásról szó sincs, ez egy egyszeri készítmény, amelyet kifejezetten Rosie-nak szántak. Az oltást egy állatorvosi kutatóközpontban kapta meg az eb, majd az azt követő hónapokban újabb emlékeztető dózisokat adtak be neki. Azóta nemcsak Conyngham, de az állatorvosok tapasztalatai szerint is javult a kutya állapota. Egyes tumorok mérete számottevően csökkent a lábán, miközben az energikussága, mozgékonysága is visszatért. A daganatok közül egy kifejezetten ellenállónak bizonyult, de a gazdi a már jól bevált utat követve ekkor újabb mutációkat keresett terápiás célpontként.
Mi a tanulság?
Paul Conyngham maga is elismeri, hogy az általa tervezett vakcina nem gyógymód kedvence betegségére. Segíthet azonban számára abban, hogy meghosszabbítsa az életét egy jobb életminőség mellett. Justin Stebbing szintén úgy fogalmaz, hogy az eredmények ígéretesek, de nincs szó arról, hogy az ausztrál vállalkozó egyszeriben talált volna egy csodaszert. Annál is inkább, mert az onkológus hangsúlyozza: csupán egyetlen állatról van szó, nem egy kontrollált klinikai vizsgálatról, ráadásul a hízósejtes daganatokról eleve ismert, hogy nagyon kiszámíthatatlanul viselkednek. „Nem lehetünk biztosak abban, hogy Rosie állapotjavulása milyen mértékben köszönhető a vakcinának, meddig fog tartani, vagy hogy ugyanez a módszer más kutyákon is képes lenne-e segíteni, nem is beszélve az emberekről” – húzta alá a szakértő.
Ugyancsak felhívta a figyelmet arra, hogy a mesterséges intelligencia önmagában nem tudja gyógyítani a rákot. Csupán egy bármikor elérhető asszisztensként működhet közre, amelynek munkáját továbbra is folyamatosan szakképzett kutatóknak kell ellenőriznie, akik aztán a munka nehezét is saját kezűleg végzik a laboratóriumban.
„Ennek ellenére ez az eset szemléletes példája annak, amikor több elképzelés találkozik és jól működik együtt. A DNS-szekvenálás lehetővé teszi, hogy kiolvassuk egy adott daganat egyedi mutációit. Az mRNS-technológia aztán gyors lehetőséget kínál arra, hogy személyre szabott utasításkészletet hozzunk létre, amely megmutatja ezeket a mutációkat az immunrendszernek. Végezetül a mesterségesintelligencia-rendszerek a nem szakértők számára is átláthatóbbá teszik az összetett biológiai folyamatokat: lehetséges célpontokat javasolnak és magyarázatokat adnak a fogalmakra – még ha az eredményeiket továbbra is szakértői ellenőrzésnek kell alávetni. Ha mindezt összeadjuk, akkor az jön ki, hogy valami olyasmit, mint egy egyedi daganatvakcina elkészítése, ami korábban egy nagy gyógyszeripari programot igényelt volna, ma már legalább kísérleti jelleggel akár egyetlen állat esetében is ki lehet próbálni” – fogalmazott Stebbing.
Szerinte a történet legfontosabb tanulsága nem az, hogy az MI képes lenne varázsütésre gyógyítani a rákot. Sokkal inkább az, hogy a magas minőségű személyre szabott gyógyszerek legalapvetőbb hozzávalói egyre szélesebb körben hozzáférhetővé válnak. Elvégre a konkrét esetben egy nagyon motivált kutyagazdi is megtehette, hogy kedvence daganatából DNS-szekvenálást végeztet, az MI-t megkéri, hogy értelmezze az adatokat, majd egy akadémiai műhellyel partnerségre lépve mRNS-vakcinát készíttet.
