Un nuevo programa de inteligencia artificial está preparado para permitir la producción simple de dedos de zinc, proteínas personalizables que pueden guiar la reparación del ADN al dirigir enzimas para cortar segmentos defectuosos del código de ADN de una persona. Foto de Mahmoud Ahmed/Pixabay
Los « dedos de zinc » pueden sonar como la peor barra de chocolate del mundo, pero estas proteínas humanas podrían resultar clave para tratar enfermedades genéticas complejas.
Un nuevo programa de inteligencia artificial está preparado para permitir la producción simple de dedos de zinc, según una investigación codirigida por la Escuela de Medicina Grossman de la NYU y la Universidad de Toronto en Canadá.
Los dedos de zinc son proteínas personalizables que pueden guiar la reparación del ADN al dirigir enzimas para cortar segmentos defectuosos del código de ADN de una persona, dijeron los investigadores. También se pueden utilizar para personalizar la actividad de un gen.
Sin embargo, es difícil trabajar con las proteínas porque forman uniones complejas con el ADN. Los investigadores deben poder decir cómo interactúa cada dedo de zinc con su vecino para cada cambio genético deseado, entre innumerables combinaciones posibles.
Para abordar esto, los investigadores idearon ZFDesign, una inteligencia artificial que utiliza una base de datos de casi 50 mil millones de posibles interacciones entre dedos de zinc y ADN para ayudar a modelar y diseñar ediciones de genes.
« Nuestro programa puede identificar la agrupación correcta de dedos de zinc para cualquier modificación, lo que hace que este tipo de edición de genes sea más rápida que nunca », señaló en un comunicado de prensa de la Universidad de Nueva York el autor principal, David Ichikawa. Es un ex estudiante de posgrado en NYU Langone Health en la ciudad de Nueva York.
Esta tecnología podría acelerar el desarrollo de terapias génicas para enfermedades como la fibrosis quística, la enfermedad de Tay-Sachs y la anemia de células falciformes, todas causadas por errores en el orden de las letras del ADN que codifican las instrucciones de funcionamiento de cada célula humana, dijeron los investigadores.
Dijeron que la edición con dedos de zinc ofrece una alternativa potencialmente más segura a CRISPR, la herramienta de edición de genes ganadora del Premio Nobel utilizada para propósitos que van desde encontrar nuevas formas de matar el cáncer hasta diseñar cultivos más nutritivos.
Los dedos de zinc son completamente derivados de humanos, pero CRISPR se basa en proteínas bacterianas para interactuar con el código genético. Estas proteínas podrían activar el sistema inmunológico de un paciente, que las identificaría como extrañas al cuerpo y las atacaría como si fueran una infección típica.
Las herramientas de dedos de zinc también son más pequeñas y podrían proporcionar técnicas de terapia génica más flexibles en comparación con CRISPR, agregaron los investigadores.
« Al acelerar el diseño de los dedos de zinc junto con su tamaño más pequeño, nuestro sistema allana el camino para usar estas proteínas para controlar múltiples genes al mismo tiempo », dijo el autor principal Marcus Noyes, profesor asistente de bioquímica y farmacología molecular en la Escuela Grossman de la NYU. de Medicina en la ciudad de Nueva York.
« En el futuro, este enfoque podría ayudar a corregir enfermedades que tienen múltiples causas genéticas, como enfermedades cardiacas, obesidad y muchos casos de autismo », dijo en el comunicado.
Sin embargo, Noyes advirtió que los dedos de zinc aún son difíciles de controlar. No siempre son específicos de un solo gen, por lo que algunos combos pueden provocar cambios no deseados en el código genético más allá del objetivo previsto.
Debido a esto, el equipo luego planea refinar el programa de IA para que construya agrupaciones de dedos de zinc más precisas que promuevan solo la edición de genes deseada, dijo Noyes.
Un informe sobre ZFDesign se publicó en línea el jueves en la revista Nature Biotechnology.
Más información
La Escuela de Medicina de Harvard tiene más información sobre los dedos de zinc.
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