Najważniejsze
- •Sztuczna inteligencja potrafi prognozować siłę reakcji na szczepionkę przeciw COVID-19 przed jej podaniem na podstawie analizy przeciwciał we krwi.
- •Badanie wykazało, że stan kliniczny pacjenta nie determinuje w pełni jego odpowiedzi odpornościowej – część osób chorych reaguje silnie, a część zdrowych słabo.
- •Wskaźnikiem silniejszej odpowiedzi na szczepienie jest wyższy poziom tzw. przeciwciał strażniczych (np. przeciw RSV czy gronkowcowi).
- •Metoda ta opiera się na drogiej technologii mikromacierzy NAPPA, co obecnie ogranicza jej masowe zastosowanie.
Analiza profili przeciwciał za pomocą sztucznej inteligencji pozwala prognozować siłę reakcji na szczepionkę przeciw COVID-19 jeszcze przed jej podaniem – wynika z badania naukowców z Arizona State University.
Zespół naukowców z Arizona State University pod kierownictwem prof. Joshuy LaBaera wykazał, że analiza profili przeciwciał we krwi za pomocą sztucznej inteligencji pozwala prognozować siłę reakcji na szczepionkę przeciw COVID-19 jeszcze przed jej podaniem. Wyniki analiz ukazały się w sierpniu 2024 roku w czasopiśmie „Cell Reports Medicine”.
Naukowcy objęli badaniem kohortę 4085 uczestników. W grupie tej znaleźli się zarówno ludzie zdrowi, jak i pacjenci z obniżoną odpornością – m.in. z wirusem HIV, nowotworami narządów litych oraz po przeszczepach. Algorytmy uczenia maszynowego wykazały, że stan kliniczny pacjenta nie przesądza o sile odpowiedzi immunologicznej. Około 5–6 proc. zdrowych osób zareagowało na szczepionkę słabo, podczas gdy część pacjentów z grup ryzyka wykazała silną reakcję odpornościową.
Rola przeciwciał strażniczych
Prognozy modelu sztucznej inteligencji opierały się na analizie ogólnej odpowiedzi humoralnej, czyli przeciwciał IgG oraz IgA. Narzędzie okazało się najskuteczniejsze w odniesieniu do szczepionek mRNA firm Pfizer-BioNTech i Moderna, które stanowiły większość analizowanych próbek. Badacze zaobserwowali, że wyższy poziom przeciwciał przeciwko powszechnym patogenom (takim jak gronkowiec złocisty czy wirus RSV) przed szczepieniem silnie korelował z późniejszą, wyższą skutecznością szczepionki przeciw COVID-19. Te tak zwane przeciwciała strażnicze odzwierciedlają gotowość układu immunologicznego.
Wyzwania i ograniczenia wdrożenia
Praca ta wpisuje się w rozwój tzw. wakcynologii systemowej, która dąży do personalizacji szczepień i odejścia od schematycznego podejścia do wszystkich pacjentów. Badacze przeprowadzili profilowanie 185 antygenów za pomocą laboratoryjnej technologii mikromacierzy białkowych NAPPA. Wysoki koszt tej metody, sięgający setek dolarów za próbkę, uniemożliwia obecnie jej wykorzystanie w masowych badaniach przesiewowych. Rozwiązanie to ma uzasadnienie ekonomiczne wyłącznie jako diagnostyka towarzysząca dla pacjentów z grup najwyższego ryzyka przed wdrożeniem kosztownego leczenia lub immunoterapii.
Brak gotowych procedur medycznych oraz margines błędu w prognozach uniemożliwiają obecnie wdrożenie tej metody w praktyce klinicznej. Badanie oceniało wyłącznie odporność humoralną, pomijając rolę limfocytów T. Ponadto autorzy publikacji posiadają patenty powiązane z technologią NAPPA, co oznacza bezpośredni interes komercyjny w promowaniu tego rozwiązania. Dodatkowe ryzyko zakłócenia wyników stwarza odporność hybrydowa – badacze nie kontrolowali bowiem historii bezobjawowych zakażeń SARS-CoV-2 u uczestników.
,,IMiD- Czy zespoły do innowacji i AI są potrzebne w szpitalach?''
Jak sztuczna inteligencja przewiduje reakcję na szczepienie?
Badanie zespołu prof. Joshuy LaBaera, Arizona State University (2024)
Słownik pojęć
- Wakcynologia systemowa
- Dział nauki badający mechanizmy działania szczepionek na poziomie całego organizmu (systemowym), z wykorzystaniem biologii systemowej, genomiki i bioinformatyki, w celu personalizacji szczepień.
- Odporność humoralna
- Część układu odpornościowego związana z produkcją przeciwciał przez limfocyty B, obecnych w płynach ustrojowych (np. we krwi).
- Mikromacierze białkowe NAPPA
- Technologia laboratoryjna (Nucleic Acid Programmable Protein Array) pozwalająca na jednoczesne badanie i analizę tysięcy białek lub antygenów na jednej płytce.
- Odporność hybrydowa
- Odporność powstała w wyniku połączenia przebytej infekcji naturalnej (np. zakażenia SARS-CoV-2) oraz szczepienia.
- Przeciwciała strażnicze
- Przeciwciała skierowane przeciwko powszechnie występującym patogenom, które odzwierciedlają stan gotowości i historię immunologiczną organizmu.
