ŠtudentEdini pravi spletni portal za mlade

Prvo cepivo, ki ga je zasnovala umetna inteligenca, uspešno prestalo prvo testiranje na ljudeh. Umetna inteligenca vse bolj spreminja področje medicine, od odkrivanja novih zdravil do analize medicinskih slik. Zdaj je dosegla še en pomemben mejnik. Raziskovalci z Univerze v Cambridgeu so razvili prvo cepivo na svetu, pri katerem je umetna inteligenca sodelovala pri načrtovanju antigena, cepivo pa je uspešno prestalo prvo fazo kliničnega preizkušanja na ljudeh. Gre za cepivo proti virusom iz družine sarbekovirusov, kamor sodita tako virus SARS kot SARS-CoV-2.

Cepivo je zasnovano drugače kot dosedanja cepiva

Večina današnjih cepiv je razvita kot odziv na že obstoječi virus ali njegove nove različice. Novo cepivo pa temelji na drugačnem pristopu. Raziskovalci so s pomočjo računalniških algoritmov analizirali številne sorodne koronaviruse in poiskali njihove najbolj ohranjene skupne značilnosti. Na podlagi teh podatkov so oblikovali tako imenovani »superantigen«, ki vsebuje skupne dele virusov iz družine sarbekovirusov in naj bi imunskemu sistemu omogočil prepoznavanje širšega nabora sedanjih ter prihodnjih različic.

Takšen pristop je še posebej zanimiv zato, ker se koronavirusi nenehno spreminjajo. Večina mutacij nastane na površinskih delih virusov, medtem ko nekateri ključni deli ostajajo skoraj nespremenjeni skozi evolucijo. Prav na te ohranjene strukture se osredotoča novo cepivo. Podoben koncept raziskovalci že več let razvijajo tudi pri univerzalnem cepivu proti gripi, saj želijo doseči zaščito pred več različnimi različicami virusa hkrati.

Posebnost cepiva ni le njegova zasnova, temveč tudi način aplikacije. Namesto klasične injekcije z iglo uporablja sistem PharmaJet Tropis, ki z visokotlačnim curkom tekočine vnese cepivo skozi kožo.  Kljub velikemu zanimanju strokovne javnosti raziskovalci opozarjajo, da gre še vedno za eksperimentalno tehnologijo. Prva klinična raziskava je zajela le 39 prostovoljcev, rezultati pa so bili objavljeni v strokovni reviji Journal of Infection.

Prva faza je pokazala predvsem varnost cepiva

Prva faza kliničnih raziskav je namenjena predvsem preverjanju varnosti in prenašanja cepiva, ne pa dokazovanju njegove učinkovitosti. Prav zato raziskovalci poudarjajo, da rezultatov ne gre razlagati kot dokaz, da novo cepivo že zagotavlja široko zaščito pred koronavirusi.

Pri prostovoljcih je cepivo sprožilo zmeren imunski odziv, ki je bil manj izrazit kot v predhodnih raziskavah na miših. Trenutno že poteka druga faza kliničnega preizkušanja, v kateri sodeluje približno 200 ljudi. Ta bo pokazala, ali lahko cepivo pri raznoliki populaciji sproži dovolj močan in dolgotrajen imunski odziv.

»Prva faza raziskave je dosegla svoj osnovni namen, saj je potrdila začetno varnost in dobro prenašanje cepiva. Pokazala je tudi, da lahko zasnova antigena usmeri imunski odziv proti ohranjenim delom virusov iz družine sarbekovirusov,« pojasnjuje Marc Boubnovski, raziskovalec umetne inteligence v podjetju Novo Nordisk, ki pri raziskavi ni sodeloval.

Ta raziskava pa še ni dovolj …

Ob tem opozarja, da bo potrebnih še precej več raziskav. »Ta raziskava še ni pokazala tako močnega in širokega imunskega odziva, kot bi ga pričakovali od univerzalnega cepiva proti koronavirusom. Preden bomo lahko govorili o učinkovitem zaščitnem cepivu, bodo potrebne bistveno obsežnejše klinične raziskave.«

Podobno meni tudi profesorica Monica Gandhi z Univerze Kalifornije v San Franciscu. Poudarja, da je bila večina sodelujočih že pred raziskavo imunološko zaščitena proti SARS-CoV-2. »Nisem bila presenečena, da so imeli sodelujoči že razvite dobre imunske odzive proti virusu SARS-CoV-2. Pandemija se je začela leta 2020 in skoraj vsi odrasli so se od takrat z virusom že srečali ali pa so bili cepljeni.«

Umetna inteligenca cepiva ni razvila sama

Čeprav je raziskava v javnosti pogosto predstavljena kot prvo cepivo, ki ga je ustvarila umetna inteligenca, strokovnjaki opozarjajo, da takšna razlaga ni povsem natančna. Umetna inteligenca ni samostojno razvila cepiva, temveč je raziskovalcem pomagala analizirati ogromne količine genetskih podatkov in poiskati najbolj obetavne tarče za razvoj antigena.

»Računalniška platforma je zelo napredna, vendar ne gre za umetno inteligenco, ki bi sama zasnovala celotno cepivo,« pojasnjuje Boubnovski. »Gre bolj za računalniško podprto načrtovanje cepiv. Algoritmi primerjajo sorodne viruse, prepoznajo njihove skupne značilnosti in predlagajo najboljše možnosti, končno odločitev pa še vedno sprejme biologija – laboratorijski poskusi, raziskave na živalih in klinične raziskave pri ljudeh.«

UI pomembna predvsem pri prepoznavanju vzorcev

Raziskovalci so analizirali številne predstavnike družine sarbekovirusov in poiskali skupne dele receptorske vezavne domene virusne beljakovine S. Nastali sintetični antigen je zasnovan tako, da imunski sistem usmeri prav proti tem skupnim šibkim točkam, ki se skozi evolucijo spreminjajo precej manj kot drugi deli virusa.

Monica Gandhi meni, da je prav to največja prednost novega pristopa. »Spodbudno je, da je cepivo sprožilo imunski odziv proti virusu SARS, virusu SARS-CoV-2 in drugim sorodnim koronavirusom. Umetna inteligenca je zelo hitro prepoznala skupne značilnosti teh virusov in na njihovi osnovi zasnovala cepivo.«

Bi lahko umetna inteligenca pomagala preprečiti prihodnje pandemije?

Strokovnjaki opozarjajo, da umetna inteligenca ne more razviti cepiva proti popolnoma neznanemu virusu. Lahko pa zelo učinkovito analizira skupne značilnosti virusov iz iste družine in pomaga razviti cepiva, ki bodo učinkovita tudi proti njihovim prihodnjim različicam.

»Ta tehnologija ne more zasnovati zagotovljeno učinkovitega cepiva proti popolnoma neznanemu virusu,« poudarja Boubnovski. »Lahko pa pripravi cepivo proti družini sorodnih virusov. Zato je treba biti pri razlagi rezultatov previden. Govorimo o zaščiti pred prihodnjimi različicami sorodnih virusov, ne pa pred povsem novim povzročiteljem bolezni.«

Monica Gandhi dodaja, da imajo prav koronavirusi in virusi gripe največji pandemski potencial, saj se zelo učinkovito prenašajo med ljudmi. Raziskovalci zato že uporabljajo enako tehnologijo tudi pri razvoju univerzalnih cepiv proti gripi in virusu ebole.

»Menim, da je uporaba umetne inteligence pri razvoju cepiv odlična zamisel, saj lahko zelo hitro pregleda genske zapise virusov in prepozna njihove skupne elemente, ki omogočajo navzkrižno zaščito pred različnimi virusi. Prav to smo videli pri tem cepivu, ki je spodbudilo imunski odziv proti več virusom iz družine sarbekovirusov, vključno z virusoma SARS in SARS-CoV-2,« poudarja Gandhi.

Kakšen uspeh je to cepivo bo odločila javnost

Raziskovalci se zavedajo tudi izzivov pri sprejemanju novih cepiv. Po izkušnjah iz pandemije covida-19 bo poleg znanstvenih dokazov pomembna tudi jasna komunikacija z javnostjo. »Upam, da razvoja cepiv, zasnovanih s pomočjo umetne inteligence, ne bodo spremljale dezinformacije, kot smo jim bili priča med pandemijo. Javnosti bo treba razumljivo pojasniti, kako ta tehnologija deluje in zakaj lahko umetna inteligenca pomembno pospeši razvoj novih cepiv, ne da bi pri tem ogrozila njihovo varnost,« sklene Monica Gandhi.

Če bodo nadaljnje klinične raziskave uspešne, bi lahko umetna inteligenca v prihodnjih letih postala eno najpomembnejših orodij pri razvoju univerzalnih cepiv proti virusom z velikim pandemskim potencialom. Takšen pristop bi lahko bistveno skrajšal čas razvoja novih cepiv in izboljšal pripravljenost sveta na prihodnje epidemije.