Μελέτη εργαλείων βαθιάς μάθησης για πρόβλεψη πρωτεϊνικών δομών και εφαρμογή τους σε προβλήματα σχεδίασης θεραπευτικών αντισωμάτων για αντιμετώπιση ασθενειών
Loading...
Date
2024-10-22
Authors
Παναγιώτου, Βλάσιος-Παναγιώτης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Οι αλγόριθμοι πρόβλεψης τρισδιάστατων πρωτεϊνικών δομών αποτελούν μια υπερσύγχρονη επαναστατική τεχνολογία στον τομέα της υπολογιστικής βιολογίας και ιατρικής. Ο σκοπός τους είναι να καλύψουν το κενό που υπάρχει στις κλασικές πειραματικές εργαστηριακές τεχνικές (wet lab techniques) όπως π.χ. NMR spectroscopy και X-ray crystallography, οι οποίες είναι δυστυχώς κοστοβόρες και χρονοβόρες.Μέσω των αλγορίθμων αυτών μπορούμε να έχουμε εξαιρετικά αξιόπιστες προβλέψεις σε ελάχιστο χρόνο και με ελάχιστο κόστος οι οποίες είναι πάρα πολύ κοντά στην πραγματικότητα.Ένας εξαιρετικά υποσχόμενος ανερχόμενος τομέας ο οποίος αξιοποιεί την τεχνολογία αυτή είναι και η Ανοσοθεραπεία, η οποία είναι μια θεραπευτική αγωγή που χρησιμοποιεί το ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενή για την καταπολέμηση του καρκίνου. Χρησιμοποιεί ανοσοθεραπευτικά φάρμακα για να αλλάξει τον τρόπο λειτουργίας του ανοσοποιητικού συστήματος και να το βοηθήσει να βρει και να επιτεθεί στα καρκινικά κύτταρα. Δηλαδή, στόχος της είναι η θεραπεία των ασθενών μέσω χορήγησης ειδικών φαρμάκων ή και γενετικά τροποποιημένων (συνήθως προσωπικών τους) κυττάρων των ασθενών τα οποία προκαλούν κινητοποίηση του ανοσοποιητικού συστήματός τους ενάντια στον καρκινικό στόχο και όχι μέσω χορήγησης των κλασικών εξαντλητικών για τον ασθενή εξωγενών χημειοθεραπευτικών φαρμάκων.
Η διεπιστημονική ερευνητική ομάδα συνθετικής βιολογίας “Patras Medicine iGEM 2023” του Πανεπιστημίου Πατρών με γνώμονα την Ανοσοθεραπεία υλοποίησε την ερευνητική της ιδέα/project με τίτλο “Project Herophilus: Breaking barriers against Pancreatic Cancer” προτείνοντας μια νέα καινοτόμα ανοσολογική θεραπευτική προσέγγιση για τον παγκρεατικό καρκίνο με χρήση γενετικά τροποποιημένων CAR-NK cells ενάντια στο καρκινικό αντιγόνο μεσοθηλίνης που εντοπίζεται στην επιφάνεια των καρκινικών κυττάρων παγκρέατος.Με γνώμονα τα παραπάνω, στην τρέχουσα διπλωματική θα αναλυθεί διεξοδικά η κατασκευή του υποδοχέα CAR του project “Herophilus” με χρήση δύο υπερσύγχρονων πολύ ισχυρών αλγορίθμων πρόβλεψης πρωτεϊνικών δομών ονόματι AlphaFold2 και ESMFold. Θα γίνει αναλυτική ριζική μελέτη των δύο αλγορίθμων και υπολογιστική αξιολόγηση των παραγόμενων δομών τους με διάφορες μετρικές, αλλά επιπλέον θα πραγματοποιηθεί και in-silico βιολογική αξιολόγησή των παραγόμενων πρωτεϊνικών δομών με εκτέλεση διαφόρων πρωτοκόλλων μοριακής πρόσδεσης (Molecular Docking) με τη μεσοθηλίνη. Τέλος, θα πραγματοποιηθεί εκτέλεση μιας υπολογιστικά ισχυρής προσομοίωσης μοριακής δυναμικής (Molecular Dynamics Simulation) ώστε να αποφανθούμε και για την βιολογική αποτελεσματικότητά των παραγόμενων πρωτεϊνικών δομών CAR απέναντι στη μεσοθηλίνη.
Description
Keywords
Πρόβλεψη πρωτεϊνικών δομών, Σχεδίαση θεραπευτικών αντισωμάτων, Αντιμετώπιση ασθενειών, Εργαλεία βαθιάς μάθησης