Project Syndicate: Ученые готовы раскрыть загадку иммунной системы человека
Недавно на торжественном ужине в Нью-Йоркской академии наук иммунолог Джеймс Эллисон заявил очарованной аудитории, что ему удалось сделать прорывное открытие в области иммунотерапии рака не потому, что он сосредоточился на борьбе с раком, а потому, что в течение десятилетий проводил фундаментальные исследования, чтобы понять, как работает иммунная система. Через несколько недель Эллисон и его коллега иммунолог Тасуку Хондзё должны получить Нобелевскую премию 2018 года в области медицины. В течение многих лет Эллисон и его коллеги изучали белок, который служил в качестве тормоза для иммунной системы. Иммунологи признали, что снятие этого тормоза позволило бы активизировать иммунную систему для уничтожения опухолей. Независимо от исследований Эллисона, Хондзё и его коллеги определили другой белок, который выполняет аналогичную функцию. В настоящее время эти фундаментальные исследования привели к разработке новых мощных иммунотерапий, которые оказались эффективны в борьбе против рака, пишет Вейн Кофф в статье для издания Project Syndicate.
Но нам ещё многому предстоит научиться. Для некоторых пациентов, больных раком, иммунотерапия стала революционным методом лечения, который позволил людям, оказавшимся на грани смерти, продолжить жить здоровой жизнью. Однако революция в сфере иммунотерапии всё ещё находится в зачаточном состоянии, поскольку с многими раковыми заболеваниями иммунотерапия до сих пор не может справиться. Причины этого пока неясны. Учёные всё чаще признают то, что они до сих пор не могут до конца понять, как именно иммунная система человека борется с болезнью. Я лично убедился в этом после десятилетий работы по разработке вакцины против ВИЧ/СПИДа.
Хочется верить в то, что следующим прорывом в области фундаментальных исследований иммунной системы человека станет расшифровка того, как иммунная система борется с болезнями. Искусственный интеллект (ИИ) и технология машинного обучения могут помочь в достижении этого прорыва.
Иммунная система — сложная сеть клеток, тканей и органов — является основным механизмом человеческого организма по поддержанию здоровья. За прошедшее столетие мы научились усиливать некоторые аспекты нашего собственного иммунитета с помощью вакцин. Но в конечном итоге мы зашли в тупик. Современные угрозы оказались более опасными, чем предыдущие, ежегодно миллионы людей погибают от болезней, которые мы должны победить.
Задействовав весь потенциал нашей иммунной системы, мы могли бы найти новые способы борьбы с современными заболеваниями. Нам нужны новые творческие подходы в рамках скоординированных научных усилий в масштабах проекта «Человеческий геном». Хорошая новость заключается в том, что подобные проекты теперь возможны. Последние технологические достижения в биомедицине, инженерии и, самое главное, в области ИИ и машинном обучении дали нам инструменты, необходимые для начала этого амбициозного предприятия.
Подобные инструменты необходимы из-за огромных размеров и высокой сложности иммунной системы человека. Она в миллиарды раз больше человеческого генома, поэтому обработка такого огромного количества информации требует значительных научно-технических возможностей и использование передовых суперкомпьютеров. Также мы нуждаемся в серьёзном изменении подхода к клиническим исследованиям.
Традиционно клинические исследования были сосредоточены на проведении тестов среди как можно большего числа людей, чтобы собрать ограниченное количество данным по каждому пациенту. С помощью новых возможностей геномики и молекулярной биологии, доступных в настоящее время, исследователи могут собрать миллионы единиц данных об одном человеке. Теперь мы можем перейти к новой модели клинических исследований: меньше людей, больше данных.
Задействовав ИИ и машинное обучение для анализа индивидуальных наборов данных, мы сможем лучше понять динамику иммунной системы человека на молекулярном уровне и начать составлять карты, которые позволят понять законы функционирования иммунной системы. Исследования иммунной системы уже начинают давать беспрецедентный объём данных, которые в конечном итоге позволят создать первый в истории атлас иммунной системы человека. Затем эту базу данных могут обработать передовые суперкомпьютеры для создания первых моделей иммунной системы. Эти модели заполнят существующие пробелы в наших знаниях и позволят создать более эффективную иммунотерапию рака, не говоря уже о более совершенной диагностике, вакцинах и терапии для множества других заболеваний.
В будущем учёные смогут быстро разрабатывать новые способы борьбы с болезнями, новые вакцины обеспечат пожизненную защиту после одной единственной иммунизации, а иммунотерапия будет эффективно бороться со всеми видами рака. Чтобы это будущее стало реальностью, мы должны объединить научные исследования с достижениями в области ИИ, чтобы взломать код иммунной системы человека.