சில புற்றுநோய் செல்களின் மேற்பரப்பில் காணப்படும் குறியீடான CD20-ஐ அடையாளம் காணக்கூடிய 12,000 சிறிய புரதங்களை வடிவமைக்க 28 குழுக்களிடம் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கேட்டனர். தனிமைப்படுத்தப்பட்ட புரதம் CD20-உடன் பிணையுமா என்பதை மட்டும் வைத்து வடிவமைப்புகளை மதிப்பிடுவதற்குப் பதிலாக, Bits to Binders ஆய்வு ஒவ்வொரு 80 அமினோ அமில வரிசையையும் ஒரு கைமெரிக் ஆன்டிஜன் ஏற்பியில் (CAR) இணைத்து, மனித T செல்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதைச் சோதித்தது. திறந்த அணுகல் ஆய்வுக் கட்டுரை அக்டோபர் 8 அன்று Molecular Systems Biology இதழில் வெளியானது.

ஒவ்வொரு கட்டத்திலும் முடிவுகள் மேலும் குறுகியதாகின. CD20-நேர்மறை செல்கள் இருந்த சூழலில் குறைந்தது இருமடங்கு புள்ளிவிவர ரீதியாக முக்கியமான செறிவூட்டலைக் கொண்ட 707 வடிவமைப்புகளை கூட்டுத் செல் வளர்ச்சி திரையிடல் கண்டறிந்தது. பின்னர் முன்னணி, மறுநகலற்ற பத்து வடிவமைப்புகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒவ்வொன்றாகச் சோதித்தனர். ஏழு வடிவமைப்புகள் இலக்குடன் தொடர்புடைய பெருக்கம், விரிவாக்கம் மற்றும் சைட்டோகைன் உற்பத்தியில் எதிர்மறைக் கட்டுப்பாட்டை விட அதிகமாக இருந்தன. நான்கு வடிவமைப்புகள் அந்தக் கட்டுப்பாட்டை விடக் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிக துல்லியமான CD20-நேர்மறை செல்கொலையை ஏற்படுத்தின. இவை ஒரே நன்கொடையாளரிடமிருந்து பெறப்பட்ட T-செல் தனிமத்தின் ஆய்வக அளவீடுகள்; நோயாளிகளிடம் சிகிச்சை செயல்படுகிறது என்பதற்கான சான்றல்ல.

முக்கிய மாற்றம்

  • என்ன மாறியது: முதன்மை மனித T செல்களில் CAR-களின் செயல்படும் கூறுகளாகக் கணினியில் வடிவமைக்கப்பட்ட ஆயிரக்கணக்கான CD20 பிணைப்புகளை ஒரு போட்டி மதிப்பிட்டது; பின்னர் முன்னணி பத்து வடிவமைப்புகளைத் தனித்தனியான செயல்பாட்டு சோதனைகளில் ஆய்ந்தது.
  • எப்படி: குழுக்கள் பல்வேறு உருவாக்கும் முறைகள், வரிசை வடிவமைப்பு, கட்டமைப்பு கணிப்பு மற்றும் தேர்வு முறைகளை இணைத்தன. சமர்ப்பிக்கப்பட்ட வரிசைகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரே CAR கட்டமைப்பில் பொருத்தி, T-செல் வளர்ச்சியை ஒரு கலவையில் சோதித்து, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட கட்டமைப்புகளின் பல செயல்பாடுகளைத் தனித்தனியாக அளந்தனர்.
  • இது ஏன் முக்கியம்: தனிமைப்படுத்தப்பட்ட பிணைப்பை விடக் கடினமான கேள்வியை இந்தச் சோதனை முன்வைக்கிறது: வடிவமைக்கப்பட்ட அடையாளம் காணும் பகுதியை T செல் வெளிப்படுத்த முடியுமா, அது இலக்குக்கு எதிர்வினையாற்ற உதவுகிறதா? கூட்டுத் திரையிடல் வெற்றிகளிலிருந்து துல்லியமான செல்கொலைக்குச் செல்லும்போது எண்ணிக்கை குறைவது, ஒவ்வொரு சோதனையையும் அதன் சொந்த வரம்புக்குள் ஏன் புரிந்துகொள்ள வேண்டும் என்பதைக் காட்டுகிறது.
  • இன்னும் உறுதியில்லாதவை: ஆய்வு ஒரு CAR கட்டமைப்பையும் ஒரு நன்கொடையாளரின் செல் தனிமத்தையும் பயன்படுத்தியது. கூட்டுப் ஒப்பீடு மட்டும் CD20-சார்ந்த விளைவுகளைத் தனியே கண்டறிய முடியாது; எந்த வடிவமைப்பும் விலங்குகளிலோ நோயாளிகளிலோ சோதிக்கப்படவில்லை.

வடிவமைக்கப்பட்ட பிணைப்பிலிருந்து செல் எதிர்வினை வரை

ஒரு CAR, T செல்லுக்கு பொறியியல் முறையில் உருவாக்கப்பட்ட மேற்பரப்பு ஏற்பியை வழங்குகிறது. வெளிப்புறம் நோக்கிய அதன் பகுதி இலக்கை அடையாளம் காண்கிறது; ஏற்பியின் மீதிப் பகுதி அந்த அடையாளத்தைச் செல் எதிர்வினையாக மாற்ற உதவுகிறது. பிணைப்பு மாதிரியில் நம்பிக்கையளிக்கும் புரதம், அதை உருவாக்கி, மேற்பரப்பில் காட்டி, உயிருள்ள T செல் பயன்படுத்த வேண்டியபோது தோல்வியடையலாம். அந்த இடைவெளியைத்தான் போட்டி சோதித்தது.

42 நாடுகளைச் சேர்ந்த பங்கேற்பாளர்கள் ஆறு வாரக் கட்டத்தில் வடிவமைப்புகளைச் சமர்ப்பித்தனர். அவர்களின் பணிமுறைகள் வேறுபட்டன. சிலர் RFdiffusion அல்லது Chroma போன்ற பரவல் மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தினர்; மற்றவர்கள் BindCraft, ColabDesign மற்றும் புரத மொழி மாதிரிகள் உள்ளிட்ட முறைகளைப் பயன்படுத்தினர். பலர் வரிசைகளை முன்மொழிய அல்லது பல்வகைப்படுத்த ProteinMPNN-ஐயும், வேட்பாளர்களை மதிப்பிட கட்டமைப்பு கணிப்பான்களையும், பிற கணினி வடிகட்டிகளையும் பயன்படுத்தினர். சிலர் ஆன்டிபாடியுடன் பிணைந்ததாக அறியப்பட்ட கட்டமைப்பில் உள்ள CD20-ஐயோ, CD20-சார்ந்த ஆன்டிபாடிகளின் துண்டுகளையோ தொடக்கமாக எடுத்தனர். ஆகவே சமர்ப்பிக்கப்பட்ட வரிசைகள் மனித மற்றும் கணினி முறைகளின் கலவையிலிருந்து வந்தவை; ஒரே AI மாதிரி உதவியின்றி ஒவ்வொரு வெற்றிகரமான ஏற்பியையும் வடிவமைத்ததாக இல்லை.

சமர்ப்பிக்கப்பட்ட 80-அமினோ-அமிலப் பகுதிகளுக்கான DNA-வை ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்கி, ஒரே இரண்டாம் தலைமுறை CAR முதுகெலும்பில் வைத்தனர். ஒவ்வொரு பகுதியின் வரிசையும் பொறியியல் செய்யப்பட்ட T செல்களின் கலவையில் பார்கோடாகச் செயல்பட்டது. இலக்கு செல்களான CD20-நேர்மறை Raji செல்களுடன் இரண்டு வாரங்கள் வளர்த்த பின், அந்தப் பார்கோடுகளின் அளவை இலக்கு செல்கள் இல்லாத வளர்ப்புகளுடன் ஒப்பிட்டனர். 12,000 வடிவமைப்புகளில் 98.3% DNA வழங்குநரின் தரச் சோதனையில் தேர்ச்சி பெற்றன; ஆனால் செல் வளர்ச்சிக்குப் பின் ஆய்வின் குறைந்தபட்ச வாசிப்பு வரம்பை 56.8% மட்டுமே கடந்தன. இந்தக் கட்டத்தில் தோல்வியுற்ற அல்லது காணாமல் போன வரிசையை CD20-ஐ அடையாளம் காணாத பிணைப்பாக மட்டும் எண்ண முடியாது; உற்பத்தி, வெளிப்பாடு மற்றும் செல் செயல்திறனும் இந்தத் தேர்வை பாதிக்கின்றன.

கூட்டுத் திரையிடல் குறைந்தது இருமடங்கு குறிப்பிடத்தக்க செறிவூட்டலைக் கொண்ட 707 வரிசைகளைக் கண்டது. அது அனைத்துச் சமர்ப்பிப்புகளிலும் 5.9%; குழுவாரியான வெற்றி விகிதங்கள் 0.6% முதல் 38.4% வரை இருந்தன. ஒவ்வொரு சூழலுக்கும் ஒரே நன்கொடையாளரிடமிருந்து மூன்று தொழில்நுட்பப் பிரதிகள் பயன்படுத்தப்பட்டன. ஒப்பீடு Raji செல்கள் இருந்த நிலைக்கும் இல்லாத நிலைக்கும் இடையே நடந்தது; CD20-நேர்மறை மற்றும் மற்றபடி பொருந்தும் CD20-எதிர்மறை Raji செல்களுக்கிடையே அல்ல. எனவே கூட்டுத் திரையிடல் முடிவு நேரடியாக Raji-தொடர்புடைய வளர்ச்சி சைகையைப் பிரதிபலிக்கிறது என ஆசிரியர்கள் எச்சரிக்கின்றனர்; பின்னர் வந்த பிணைப்பு மற்றும் தனிப்பட்ட சோதனைகள் சில வேட்பாளர்களின் CD20 அடையாளத்தை ஆதரித்தாலும்.

பத்து தனிப்பட்ட சோதனைகள் விளக்கத்தை மாற்றின

முன்னணி பத்து தனித்த வடிவமைப்புகளும் தனித்தனி CAR கட்டமைப்புகளாக மீண்டும் உருவாக்கப்பட்டன. ஏற்பி வெளிப்பாடு, T-செல் பிரிவு மற்றும் விரிவாக்கம், இரண்டு சைகை புரதங்களின் உற்பத்தி, இலக்கு செல்கொலை ஆகியவற்றை ஆராய்ச்சியாளர்கள் அளந்தனர். இலக்குடன் தொடர்புடைய பெருக்கம், விரிவாக்கம் மற்றும் சைட்டோகைன் சோதனைகளில் திருத்தப்படாத T-செல் எதிர்மறைக் கட்டுப்பாட்டை ஏழு கடந்தன. ஆனால் அந்த ஏழில் மூன்று இலக்கு செல்களைத் துல்லியமாகக் கொல்வதில் குறிப்பிடத்தக்க விளைவைக் காட்டவில்லை.

செல்கொலை சோதனை CD20-நேர்மறை Raji செல்களை CD20-எதிர்மறை K562 செல்களுடன் ஒப்பிட்டது. 1506, 2383, 3494 மற்றும் 3718 என்ற எண்களைக் கொண்ட நான்கு வடிவமைப்புகள் மட்டுமே எதிர்மறைக் கட்டுப்பாட்டை விடக் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிகத் துல்லியமான சிதைவை காட்டின. பல வடிவமைப்புகள் இரண்டு செல் வரிசைகளையும் பின்னணி அளவில் கொன்றதாகவும் கட்டுரை தெரிவிக்கிறது. CD20-நேர்மறை செல்லைக் கொல்வது மட்டும் இலக்கு மற்றும் இலக்கல்லாத செல்களை CAR நன்றாக வேறுபடுத்துகிறது என்பதை நிரூபிக்காது என்பதால் இது முக்கியம். செயல்பாட்டு அளவீடுகள் முழுவதிலும், வடிவமைக்கப்பட்ட பிணைப்புகள் ஆய்வின் நிறுவப்பட்ட ஆன்டிபாடியிலிருந்து பெறப்பட்ட CAR கட்டுப்பாட்டை பொதுவாக எட்டவில்லை; ஒரு சைட்டோகைன் அளவீட்டில் விதிவிலக்கு தெரிவிக்கப்பட்டது.

தனிமைப்படுத்தப்பட்ட புரதத்தின் பிணைப்பு சோதனை இன்னொரு எச்சரிக்கையைச் சேர்த்தது. அந்தச் சூழலில் டிடர்ஜெண்டால் கரைக்கப்பட்ட CD20-உடன் பத்தில் மூன்று மட்டுமே குறிப்பிடத்தக்க அளவு பிணைந்தன. T செல்லில் உள்ள CAR-இல் வெளிப்படுத்தப்படும் போது பிணைப்பின் நடத்தை இந்தச் சோதனை பிரதிபலிக்காமல் இருக்கலாம் என ஆசிரியர்கள் கூறுகின்றனர். மாறாக, கூட்டுத் திரையிடலில் கிடைக்கும் வளர்ச்சி சைகை துல்லியமான பிணைப்பையோ பாதுகாப்பான இலக்கு தேர்வையோ நிறுவப் போதாது. தொடர்புடையவையாக இருந்தாலும், சோதனைகள் குறுகிய கேள்விகளுக்குப் பதிலளிக்கின்றன.

இந்த அளவுகோல் எதற்கு வழிகாட்டலாம்

வடிவமைப்புத் தேர்வுகள் மற்றும் வரிசை அம்சங்களை ஆய்வு பரிசோதனை முடிவுகளுடனும் ஒப்பிட்டது. முறைகளுக்கிடையே பரந்த வேறுபாடுகள் இருந்தன; ஆனால் குழுக்கள் கருவிகளை கலந்துப் பயன்படுத்தின, தொடர்புடைய வரிசைகளின் சமமற்ற எண்ணிக்கையையும் சமர்ப்பித்தன. ஒரு முறையின் தோற்றமளிக்கும் வெற்றியைத் தெளிவான காரணவியல் ஒப்பீடாகப் பொதுவாகப் படிக்க முடியாது என்று ஆசிரியர்கள் எச்சரிக்கின்றனர். இந்தத் தரவுத் தொகுப்பில் வழக்கமான கட்டமைப்பு சார்ந்த நம்பக மதிப்பெண்கள் மீட்பு மற்றும் பெருக்கத்தைப் பற்றி அதிகம் கணிக்கவில்லை என அவர்கள் தெரிவிக்கின்றனர்.

அதே தரவுத் தொகுப்பில் சில எளிய வரிசைச் சோதனைகள் அதிகப் பயனுள்ளதாகத் தோன்றின. பின்னோக்குப் பகுப்பாய்வில், DNA கலவை, மீண்டும் வரும் வரிசை மையக்கூறுகள் மற்றும் குறிப்பிட்ட அமினோ அமில வடிவங்கள் போன்ற அம்சங்களுக்கான வடிகட்டிகள் இலக்குடன் தொடர்புடைய பெருக்கம் கொண்ட சமர்ப்பிக்கப்பட்ட வடிவமைப்புகளின் விகிதத்தை உயர்த்தின. இந்தப் போட்டியில் பின்னோக்கி வடிகட்டுவது அதன் தோல்விகளைப் பகுப்பாய்வு செய்ய உதவுகிறது; புதிய முன்னோக்கிய வடிவமைப்பு சுற்றில் அதே முன்னேற்றத்தை இது இன்னும் காட்டவில்லை.

உடனடி பங்களிப்பு என்பது வடிவமைப்புத் தேர்வுகளை செல்-நிலை பல முடிவுகளுடன் இணைக்கும் திறந்த பரிசோதனை அளவுகோல். அதன் வரம்புகள் கணிசமானவை: ஒரு நன்கொடையாளர் தனிமம், ஒரு CAR கட்டமைப்பு, குறைபாடுள்ள துல்லிய ஒப்பீடு கொண்ட கூட்டுச் சோதனை மற்றும் தனிப்பட்ட சோதனைகளில் பின்னணி செல்கொலை. மருத்துவச் சூழலில் வடிவமைப்பு முறைகளை மதிப்பிடுவதே போட்டியின் நோக்கம்; மருத்துவப் பயன்பாட்டுக்குத் தயாரான CAR-T சிகிச்சையை உருவாக்குவது அல்ல என்று ஆசிரியர்கள் வெளிப்படையாகக் கூறுகின்றனர்.

ஆதாரங்களும் மேலதிக வாசிப்பும்