Met op maat gemaakte eiwitten leren T-cellen, de elitesoldaten van je immuunsysteem, kanker doelgericht herkennen én uitschakelen. In het lab leidde dat al tot spectaculaire resultaten, waarbij tumorcellen zichtbaar werden uitgeschakeld.
T-cellen zijn een soort witte bloedcellen die een hoofdrol spelen in je afweer. Ze kunnen zieke cellen, zoals die met een virus of kanker, herkennen en aanvallen. Maar kankercellen zijn vaak meesters in verstoppertje spelen. Ze dragen soms speciale vlaggetjes, ‘markers’ genoemd, die alleen op hun oppervlak zitten, en T-cellen zien die niet altijd goed. Dat is waar de nieuwe techniek, de zogenaamde ‘minibinder’, om de hoek komt kijken.
Sine Reker Hadrup, een van de onderzoekers, legt het in een interview met Scientias.nl zo uit: “Zie een T-cel als een goed getrainde soldaat, klaar om bedreigingen uit te schakelen. De uitdaging is om die soldaat te vertellen welke cellen vijandig zijn en welke niet. Onze minibinder fungeert als een uiterst nauwkeurig GPS-systeem dat we in die soldaat installeren.”
Een succesverhaal in het lab
De onderzoekers testten hun minibinders op een kankermarker genaamd NY-ESO-1. Een van hun creaties, NY1-B04, sprong eruit. In het lab plakte deze minibinder zich stevig vast aan de kankermarker. Vervolgens stopten ze hem in een zogenoemde ‘chimere antigeenreceptor’ (CAR), een soort extra antenne die ze op T-cellen plakten. Resultaat? De T-cellen konden melanoomcellen in een kweekschaaltje opsporen en uitschakelen.
Onderzoeker Kristoffer Haurum Johansen vertelt meer over dat experiment: “we hadden twee schaaltjes met rood oplichtende melanoomcellen. In het schaaltje met onze gemodificeerde ‘GPS-T-cellen’ zag je hoe de kankercellen één voor één werden opgespoord en uitgeschakeld, tot er bijna geen meer over waren na 24 uur. In het andere schaaltje, met ongemodificeerde T-cellen, groeiden de kankercellen ongestoord verder. Het was het ultieme bewijs dat ons computergemaakte molecuul echt werkt als een levend medicijn dat kanker aanvalt.”
AI versnelt het proces
Het maken van deze minibinders was geen kwestie van trial-and-error in een lab. Hier kwamen drie AI-systemen aan te pas. Eerst is er RFdiffusion, een programma dat in een paar uur talloze eiwitontwerpen bedenkt. Dan komt ProteinMPNN, dat uitzoekt welke bouwstenen (aminozuren) nodig zijn om die ontwerpen te bouwen. Tot slot checkt AlphaFold2 of het ontwerp echt werkt.
Onderzoeker Timothy P. Jenkins vertelt enthousiast over deze snelheid: “die snelheid hebben we te danken aan het vervangen van trage, fysieke processen door razendsnelle computationele. Generatieve AI (RFdiffusion) is de creatieve motor. In plaats van dat wij moeten raden hoe een eiwit eruit moet zien, genereert de AI in enkele uren duizenden hoogwaardige ontwerpen. Alleen al dit deel bespaart maanden op de klassieke ontdekkingstrajecten.” Het hele proces, van ontwerp tot labtest, duurt volgens Jenkins maar vier tot zes weken. Dat is een wereld van verschil met vroeger, toen dit soort onderzoek maanden of zelfs jaren kon duren.
Een doorbraak voor persoonlijke behandelingen
Ook heb je geen berg gegevens van een patiënt nodig. Normaal gesproken moet je bij gepersonaliseerde therapieën wachten tot je iemand vindt wiens immuunsysteem al een T-cel heeft die de kanker herkent en dat is zeldzaam. Nu niet meer. Met alleen de genetische code van de tumor, die je uit een simpele biopsie haalt, kan AI aan de slag.
Sine Reker Hadrup legt uit: “we hebben geen bloedstaal nodig. Enkel de genetische sequentie van de kanker—die haal je uit een gewone tumorbiopsie. Op basis daarvan voorspelt AI de 3D-vorm van de kankervlag. Dat is ons startpunt. De rest van het proces gebeurt volledig op de computer, los van het immuunsysteem van de patiënt.” Dit maakt het mogelijk om behandelingen te ontwerpen voor bijna elke kanker, zelfs als die uniek is voor één persoon.
Nog een lange weg te gaan
Toch is het nog geen kant-en-klare behandeling. Johansen waarschuwt: “de grootste uitdaging voor klinische toepassing is veiligheid. Onze grootste zorg is immunogeniciteit: zal het lichaam van de patiënt onze op maat gemaakte minibinder herkennen als ‘vreemd’ en het therapeutische proces ondermijnen? Daarnaast moeten we 100 procent zeker zijn dat hij zich niet hecht aan een menselijk eiwit in gezonde cellen. Anders kan een levensreddende therapie veranderen in een dodelijke fout.”
Ondanks deze hobbels zijn de onderzoekers optimistisch. Ze willen meer kankermarkers aanpakken en zelfs andere ziektes, zoals chronische virusinfecties. Het doel is een systeem dat binnen weken een behandeling klaar heeft zodra een nieuw probleem wordt ontdekt.
