Inteligența artificială ajută la identificarea anticorpilor terapeutici pentru a stimula pregătirea pentru pandemie

Anticorpii monoclonali sunt printre cele mai promițătoare terapii moderne, reprezentând în 2024 peste 200 de medicamente aprobate la nivel global. Descoperirea și dezvoltarea lor s-a accelerat odată cu introducerea tehnologiilor de afișare pe fag, celule de drojdie și mamifere, dar identificarea rapidă a anticorpilor specifici unui anumit epitop funcțional rămâne o provocare logistică majoră. Noul studiu publicat în Science Advances propune o metodă inovatoare care combină criomicroscopia electronică cu algoritmi de inteligență artificială pentru a izola rapid secvențe de anticorpi din seruri poliepitopice.
Metodele tradiționale de selecție a anticorpilor, cum ar fi testele ELISA sau screeningurile funcționale, sunt laborioase și consumatoare de resurse. De asemenea, secvențierea receptorilor de celule B (BCR) oferă un volum mare de date, dar rareori permite o identificare directă a epitopilor țintiți. Tehnica cryo-EMPEM (cryogenic electron microscopy polyclonal epitope mapping) a permis cartografierea răspunsurilor imune poliepitopice, însă până acum izolarea secvențelor asociate direct cu aceste structuri era lentă și imprecisă.

Despre studiu

Obiective

Integrarea unui algoritm AI (ModelAngelo) în analiza hărților cryo-EM pentru identificarea automată a secvențelor de anticorpi din regiuni epitope-specific.
Validarea metodei pe modele animale: primate non-umane pentru HIV-1 și șoareci vaccinați cu neuraminidază gripală.

Metodologie

ModelAngelo a fost utilizat pentru generarea automată de modele structurale și fișiere HMM ale lanțurilor grele și ușoare de anticorpi din hărți cryo-EM.
Secvențele BCR au fost căutate cu algoritmul HMMER în baza fișierelor HMM pentru identificarea secvențelor posibile de mAb epitope-specifici.
Anticorpii generați au fost exprimați, analizați funcțional (ELISA, BLI, ELLA) și testați in vivo în modele de infecție gripală la șoareci.

Rezultate

Validare pe model HIV-1 (benchmarking)

ModelAngelo a reușit să identifice structuri de pAb din hărți cryo-EM pentru două epitopi ai glicoproteinei Env HIV-1.
Secvențele sugerate de MA aveau o identitate de peste 92% cu anticorpii validați anterior prin metoda manuală.
Anticorpii obținuți cu această metodă au avut randamente de expresie semnificativ mai mari (150–240 mg/L) comparativ cu cei derivați manual (5–25 mg/L).
Afinitățile și cineticile de legare au fost comparabile, cu unele anticorpi MA având chiar performanțe superioare.

Aplicarea metodei la un model gripal (neuraminidază)

Au fost generate cinci mAb care inhibă activitatea neuraminidazei și se leagă de epitopul activ.
HMMER a identificat genele V pentru lanțurile grele și ușoare dintr-o bază de date murină (IMGT) și ulterior dintr-un set de peste 5000 de secvențe BCR pereche.
Anticorpii selectați au fost validați prin ELISA și ELLA, demonstrând activitate antivirală in vitro împotriva virusului gripal viu.

Studii de protecție in vivo

Anticorpii cu cea mai mare activitate in vitro (5-16, 6-23,1, 6-23,2) au oferit protecție semnificativă la șoareci expuși la doză letală de virus gripal.
mAb 6-23,2 a oferit protecție completă (100%), similar cu anticorpul de control 1G01.
Rata de supraviețuire a fost corelată cu similaritatea structurală a anticorpilor față de pAb-ul din harta cryo-EM.

Interpretări

Integrarea ModelAngelo în pipeline-ul structure-to-sequence (STS) a permis automatizarea unei etape laborioase, reducând timpul de analiză de la zile la sub 2 ore. De asemenea, algoritmul generează fișiere HMM care permit căutări probabilistice eficiente, reducând biasul uman și extinzând scalabilitatea metodei.

În ciuda limitărilor (ex. fragmentarea lanțurilor în hărți de rezoluție joasă), MA a reușit să identifice secvențe eficiente, cu randamente și activitate comparabile sau superioare celor obținute manual. Studiul demonstrează potențialul acestei tehnologii în accelerarea descoperirii de anticorpi epitope-specifici, inclusiv în contexte poliepitopice complexe.

Concluzii

Studiul validează o metodă inovatoare, scalabilă și rapidă pentru identificarea anticorpilor monoclonali funcționali direct din seruri imune, utilizând combinația cryo-EMPEM și AI. Prin identificarea rapidă a epitopilor protectori și generarea de mAb de înaltă calitate, această abordare poate accelera dezvoltarea de vaccinuri și terapii, fiind un instrument esențial în răspunsul la amenințări infecțioase emergente.

Data actualizare: 11-09-2025 | creare: 11-09-2025 | Vizite: 146

Bibliografie

James A. Ferguson et al, Functional and epitope specific monoclonal antibody discovery directly from immune sera using cryo-EM, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adv8257

Copyright ROmedic: Articolul se află sub protecția drepturilor de autor. Reproducerea, chiar și parțială, este interzisă!

Alte articole din aceeași secțiune:

Simptomele neuropsihiatrice apar în peste 50% din infecțiile cu variola maimuței

Oamenii de știință din Marea Britanie au efectuat recent un studiu prin care evaluează simptomele neurologice �...

Despre noua epidemie cu Coronavirus din China

Pentru a treia oară în ultimii 20 de ani, un virus din familia Coronavirusurilor a ajuns să fie transmis de la a...

Un agent patogen fungic, asociat cu boala inflamatorie intestinală

Cercetări recente, ce s-au concentrat asupra rolului ciupercii candida tropicalis (C. tropicalis), în declan...

O listă fără precedent a fungilor patogeni a fost publicată de OMS
Cum pot declanșa infecțiile virale boli autoimune
O descoperire în domeniul cercetării HIV ar putea deschide calea spre un tratament
Lugdunin - un nou antibiotic care ar putea trata stafilococul

Din Biblioteca medicală vă mai recomandăm:

Pandemia 2009-2010 - gripa porcina A/H1N1

Din Ghidul de sănătate v-ar putea interesa și:

Epidemii celebre

Vaccinarea este o măsură de imunizare al cărei scop este să protejeze sănătatea individuală a persoanlor imu...

Organizația Mondială a Sănătății – bolile care ar putea declanșa o viitoare pandemie

În ultimul Congres al Organizației Mondiale a Sănătății, a fost prezentată o listă cu bolile care prezintă...

Pandemia care ar putea ucide 900 de milioane de oameni

Au existat mai mult de 400 de cazuri și s-au înregistrat 50 de decese până acum, cele mai multe în Frankfurt (...

Viața de zi cu zi în epoca pandemiei de coronavirus

Studiu: efectele distanțării sociale în pandemia de gripă 1918

O istorie a pandemiilor care au afectat omenirea - și ce am învățat

Forumul ROmedic - întrebări și răspunsuri medicale:

Pe forum găsiți peste 500.000 de întrebări și răspunsuri despre boli sau alte subiecte medicale. Aveți o întrebare? Primiți răspunsuri gratuite de la medici.

intră pe forum