Inteligența artificială pătrunde în laboratoarele în care se creează vaccinuri și ar putea să schimbe radical modul în care omenirea se pregăteşte pentru viitoarele pandemii. Pentru că, așa cum a precizat Organizația Mondială a Sănătății, o nouă epidemie globală majoră nu este o posibilitate îndepărtată, ci o certitudine statistică. Iar când va sosi următoarea amenințare, viteza cu care putem concepe vaccinuri din ce în ce mai eficiente va face fi un aspect important.
În acest scenariu prinde contur ceea ce oamenii de știință numesc Vaccinologia Reversă 3.0, noua frontieră a cercetării descrisă în revista Nature Reviews Microbiology de Rino Rappuoli, director științific al Fundației Siena Biotechnopole, împreună cu cercetătorii Emanuele Andreano și Jason McLellan de la Universitatea din Texas, relatează La Stampa.
Cum s-a schimbat tehnologia de obţinere a vaccinurilor
Timp de peste un secol, vaccinurile au fost dezvoltate folosind o metodă pe care am putea-o numi artizanală: microorganismul a fost studiat, slăbit sau izolat și testat pentru a vedea dacă este capabil să stimuleze sistemul imunitar. Acesta era un proces lung și complex, care putea dura ani de zile. Prima revoluție majoră a venit la începutul anilor 2000, odată cu Rappuoli, care a introdus vaccinologia inversă. În loc să înceapă cu microorganismul în laborator, oamenii de știință au început să-i citească genomul, întreaga sa structura genetică. Prin analizarea ADN-ului, a fost posibilă identificarea celor mai promițătoare proteine care pot fi utilizate ca antigene, moleculele care învață sistemul imunitar să recunoască inamicul.
Această abordare a condus la dezvoltarea primului vaccin împotriva meningococului B, una dintre cele mai agresive forme de meningită. Apoi a urmat o a doua fază: studiul anticorpilor produși în mod natural de persoanele care au depășit o infecție sau care au fost vaccinate. Prin analizarea acestor anticorpi, se poate determina cu precizie ce parte a virusului sau a bacteriei este de fapt recunoscută de sistemul imunitar. E ca și cum te-ai uita la o cheie și ai ști exact ce lacăt deschide.
Vaccinologie inversă 3.0
Acum începe al treilea capitol. Vaccinologia inversă 3.0 adaugă puterea inteligenței artificiale și a biologiei structurale genomicii și imunologiei. În practică, cantități enorme de date biologice, secvențe genetice, structuri proteice, anticorpi, sunt analizate prin modele computaționale capabile să prezică forma tridimensională a moleculelor și interacțiunile acestora. Cu alte cuvinte, algoritmii îi ajută pe oamenii de știință să identifice punctele vulnerabile ale virusurilor și bacteriilor mult mai rapid. Acestea sunt așa-numitele ținte vaccinale, adică cele asupra cărora merită să se concentreze eforturile.
„Astăzi”, afirmă Rappuoli, „putem analiza cantități mari de date biologice și putem identifica noi ținte vaccinale cu o viteză care ar fi fost de neconceput acum doar câțiva ani. Nu este vorba doar despre accelerarea procesului. Inteligența artificială ne permite, de asemenea, să proiectăm antigene și anticorpi cu o precizie mai mare, îmbunătățind stabilitatea, eficacitatea și capacitatea lor de a induce un răspuns imun protector.
Aceasta este o schimbare profundă în modul în care studiem agenții patogeni și dezvoltăm noi strategii de prevenție. Integrarea imunologiei, biologiei structurale și a instrumentelor computaționale”, a precizat directorul științific al Biotecnopolo, „deschide perspective foarte largi pentru medicina viitorului”.
Variola maimuței
Un prim exemplu provine din studiul virusului mpox, agentul patogen responsabil pentru variola maimuței. Folosind modele de predicție structurală bazate pe AlphaFold, unul dintre cele mai avansate sisteme de inteligență artificială pentru studierea proteinelor, cercetătorii au identificat un nou antigen neutralizant, numit OPG153, în câteva zile. Structura sa a fost apoi confirmată prin microscopie electronică criogenică, o tehnică ce permite observarea moleculelor aproape atom cu atom.
Viteza nu este singura problemă. Inteligența artificială ne permite, de asemenea, să proiectăm antigeni și anticorpi cu o precizie fără precedent: mai stabili, mai direcționați și mai capabili să inducă un răspuns imun eficient. Într-o lume în care virusurile și bacteriile emergente circulă din ce în ce mai rapid pe continente, această capacitate devine strategică.
Noile tehnologii ne-ar putea permite să identificăm rapid punctele slabe ale unui agent patogen necunoscut și să proiectăm nu doar vaccinuri capabile să le vizeze cu precizie chirurgicală, ci și terapii pentru boli infecțioase, tumori și tulburări autoimune.
Aceasta este noua direcție în care se îndreaptă cercetarea biomedicală globală, care, datorită instrumentelor precum inteligența artificială, ar putea deveni cea mai bună asigurare a omenirii pentru viitor.
Ştiri video recomandate
