Un nuevo programa de inteligencia artificial puede ser la fuerza impulsora detrás de la primera producción simple de proteínas modificables llamadas dedos de zinc que tratarían enfermedades activando y desactivando genes.
La técnica, que fue desarrollado por científicos de la Universidad de Toronto y la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York, busca acelerar el desarrollo generalizado de terapias genéticas.
Edición con dedos de zinc
Enfermedades como la fibrosis quística, la enfermedad de Tay-Sachs y la anemia falciforme son causadas por errores en la secuencia de las letras del ADN que contienen las instrucciones para las células humanas. Pero en algunos casos, los científicos pueden corregir estos errores reordenando estas letras mediante técnicas de edición de genes.
En lugar de un problema con la codificación en sí, otras enfermedades son provocadas por problemas con la forma en que la maquinaria celular interpreta el ADN, lo que se llama epigenética.
Un gen que ordena a la célula que produzca una determinada proteína frecuentemente colabora con moléculas adicionales conocidas como factores de transcripción para indicarle a la célula la cantidad de esa proteína que debe producirse.
Cuando este mecanismo falla, los genes hiperactivos o hipoactivos contribuyen a los trastornos neurológicos, el cáncer y la diabetes. Por lo tanto, los investigadores han comenzado a examinar estrategias sobre cómo restaurar la actividad epigenética normal.
Una técnica que puede modificar y regular genes es la edición con dedos de zinc. Los dedos de zinc son uno de los tipos de estructuras proteicas más frecuentes en el cuerpo. Dirigen la reparación del ADN capturando enzimas y ordenándoles que eliminen los segmentos de código incorrectos.
La nueva herramienta, llamada ZFDesign, evita este problema utilizando IA para modelar y construir estas interacciones. La pantalla de más de 50 mil millones de posibles interacciones entre dedos de zinc y ADN en los laboratorios de los investigadores produjo los datos utilizados para construir el modelo.
“Nuestro programa puede identificar el grupo correcto de dedos de zinc para cualquier modificación, haciendo que este tipo de edición genética sea más rápida que nunca”, dijo el autor principal del estudio, David Ichikawa, en un comunicado de prensa.
Alternativa más segura a CRISPR
Ichikawa señala que la edición con dedos de zinc presenta una alternativa quizás más segura que CRISPR, una tecnología de edición de genes con usos que van desde el desarrollo de estrategias novedosas para erradicar las células cancerosas hasta la creación de cultivos más ricos en nutrientes. También interactúa con el código genético utilizando proteínas de bacterias.
Estas proteínas “extrañas” pueden activar el sistema inmunológico de un paciente, que luego podría combatirlas como cualquier otra infección y causar una inflamación dañina.
Los autores del estudio sugieren que, además de plantear un menor riesgo inmunológico, el tamaño más pequeño de las herramientas con dedos de zinc puede ofrecer procedimientos de terapia génica más versátiles que CRISPR al abrir opciones adicionales para administrar las herramientas a las células apropiadas de los pacientes.
El siguiente paso del equipo será mejorar su algoritmo de inteligencia artificial para que pueda crear agrupaciones de dedos de zinc más precisas que solo activen la modificación deseada.
Los hallazgos del estudio fueron publicados en la revista. Naturaleza Biotecnología.
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