25.11.2022 - Chalmers University of Technology

La IA adapta el ADN artificial para el desarrollo de futuros fármacos

Moléculas de ADN hechas a medida: "Lo que de otro modo llevaría años se acorta ahora a semanas o días"

Con la ayuda de la inteligencia artificial, investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia) han logrado diseñar un ADN sintético que controla la producción de proteínas de las células. Esta tecnología puede contribuir al desarrollo y la producción de vacunas, fármacos para enfermedades graves y proteínas alimentarias alternativas de forma mucho más rápida y con costes mucho más bajos que los actuales.

La forma en que se expresan nuestros genes es un proceso fundamental para la funcionalidad de las células de todos los organismos vivos. En pocas palabras, el código genético del ADN se transcribe a la molécula de ARN mensajero (ARNm), que indica a la fábrica de la célula qué proteína debe producir y en qué cantidades.

Los investigadores se han esforzado mucho en intentar controlar la expresión de los genes porque, entre otras cosas, puede contribuir al desarrollo de fármacos basados en proteínas. Un ejemplo reciente es la vacuna de ARNm contra el Covid-19, que daba instrucciones a las células del cuerpo para que produjeran la misma proteína que se encuentra en la superficie del coronavirus. El sistema inmunitario del cuerpo podría entonces aprender a formar anticuerpos contra el virus. Del mismo modo, es posible enseñar al sistema inmunitario del cuerpo a derrotar a las células cancerosas u otras enfermedades complejas si se entiende el código genético que hay detrás de la producción de proteínas específicas.

La mayoría de los nuevos fármacos actuales se basan en proteínas, pero las técnicas para producirlas son caras y lentas, porque es difícil controlar cómo se expresa el ADN. El año pasado, un grupo de investigación de Chalmers, dirigido por Aleksej Zelezniak, profesor asociado de Biología de Sistemas, dio un paso importante en la comprensión y el control de la cantidad de una proteína que se produce a partir de una determinada secuencia de ADN.

"Primero se trataba de poder "leer" completamente las instrucciones de la molécula de ADN. Ahora hemos conseguido diseñar nuestro propio ADN que contiene las instrucciones exactas para controlar la cantidad de una proteína específica", dice Aleksej Zelezniak sobre el último e importante avance del grupo de investigación.

Moléculas de ADN hechas a medida

El principio en el que se basa el nuevo método es similar a cuando una IA genera rostros que se parecen a personas reales. Al aprender el aspecto de una gran selección de rostros, la IA puede crear rostros completamente nuevos pero de aspecto natural. Así, es fácil modificar una cara, por ejemplo, diciendo que debe parecer más vieja o tener un peinado diferente. En cambio, programar un rostro creíble desde cero, sin el uso de la IA, habría sido mucho más difícil y habría llevado más tiempo. Del mismo modo, se ha enseñado a la IA de los investigadores la estructura y el código regulador del ADN. A continuación, la IA diseña ADN sintético, en el que es fácil modificar su información reguladora en la dirección deseada de la expresión genética. En pocas palabras, se le dice a la IA qué cantidad de un gen se desea y entonces "imprime" la secuencia de ADN adecuada.

"El ADN es una molécula increíblemente larga y compleja. Por lo tanto, es extremadamente difícil, desde el punto de vista experimental, realizar cambios en ella leyendo y cambiando de forma iterativa, y luego leyendo y cambiando de nuevo. De este modo, se necesitan años de investigación para encontrar algo que funcione. En cambio, es mucho más eficaz dejar que una IA aprenda los principios de navegación del ADN. Lo que de otro modo llevaría años se reduce ahora a semanas o días", afirma el primer autor, Jan Zrimec, investigador asociado del Instituto Nacional de Biología de Eslovenia y antiguo postdoctorado en el grupo de Aleksej Zelezniak.

Los investigadores han desarrollado su método en la levadura Saccharomycescerevisiae, cuyas células se asemejan a las de los mamíferos. El siguiente paso es utilizar células humanas. Los investigadores tienen la esperanza de que sus avances repercutan en el desarrollo de fármacos, tanto nuevos como ya existentes.

"Los fármacos basados en proteínas para enfermedades complejas o proteínas alimentarias alternativas y sostenibles pueden llevar muchos años y ser extremadamente caros de desarrollar. Algunos son tan caros que es imposible obtener un retorno de la inversión, lo que los hace económicamente inviables. Con nuestra tecnología, es posible desarrollar y fabricar proteínas de forma mucho más eficiente para que puedan comercializarse", afirma Aleksej Zelezniak.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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