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lab-on-a-chip技術とAIを組み合わせてガン免疫療法改善

January, 19, 2023, Bloomington--インディアナ大学のバイオエンジニア、Feng Guoをリーダーとする学際的研究チームは、改善されたガン免疫療法につながるツールを開発した。
プロトタイププラットフォームは、自動薬剤スクリーニングを容易にし、免疫細胞とガン細胞の相互作用をリアルタイム、3Dイメージング、分析し容易にする。チームの研究成果は、Proceedings of the National Academy of Sciences.に発表された。

「われわれは、同プラットフォームを使って、様々な治療が標的ガン細胞の死滅にどのように影響するかを見ることができる。非常にユニークな腫瘍侵襲でもである」と論文のシニアオーサ、Guoは言う。同氏は、IU Luddy School of Informatics(情報科学), コンピュータ&エンジニアリング、IU Melvin and Bren Simon Comprehensive Cancer Center、研究者、准教授。

同氏によると、そのプラットフォームはマイクロ流体を使う。lab-on-a-chip技術とも言われる。これを一種の人工知能、ディープラーニング(DL)と組み合わせている。マイクロ流体は、微小チャネルで流体を操作する技術であり、様々なLab機能を一つのマイクロチップにスケールダウンしている。DLは、生体神経網からヒントを得たコンピュータシステムに基づいたマシンラーニング。これらの技術は、プラットフォームを迅速かつ自律的に潜在的ガン免疫薬剤を特定できるようにし、細胞レベルで、それらがどのように振る舞うかをテストできるようにする。

研究チームによると、固体腫瘍は、ヒトのガンの大半を代表する。しかし現在のガン免疫療法スクリーニング法は、T細胞と言われる免疫細胞が固体腫瘍組織に浸透するの能力を見逃している。

「ガン免疫療法は、実際に成功しているが、われわれは、ガンの克服では、まだ恐るべき難題に直面している」とMITのNanoomechanics Labディレクタ、論文の共同シニアオーサ、Ming Daoは、話している。「ほとんどの固体腫瘍では、病気の細胞に浸透して死滅させることができる効果的な療法の開発は、まだ難しい。われわれの目標は、新しい免疫療法スクリーニングプラットフォームの開発だった。これは、T細胞の腫瘍浸透と腫瘍細胞死滅の両方を追跡でき、高スループット、自動的に多くの潜在的な薬剤をスクリーニングできる」。

研究チームは、デジタル化された固体腫瘍の画像と生存患者のデータを含む臨床データを使いDLアルゴリズムをトレーニングした。次に、そのアルゴリズムをマイクロ流体プラットフォームに組み込んだ。これは、腫瘍コミュニティをモデル化し、新しい免疫療法をスクリーニングできる。つまり、T細胞腫瘍浸透、ガン細胞の死滅を促進する。

「われわれは、それを‘intelligent microfluidics,’(インテリジェントマイクロ流体)と言う。このプラットフォームと、固体腫瘍の免疫療法に対処するその潜在性については、非常にワクワクしている」とGuoラボ、Hongwei Cai、IU院生はコメントしている。

論文の筆頭著者は、Guoラボの前ポスドク研究者、Zheng Ao。同氏によると、そのプラットフォームは、腫瘍学以外、免疫学、神経学、組織工学などの健康な分野でも使用可能である。
(詳細は、https://news.iu.edu/)