Profesor Sangmin Lee z Wydziału Inżynierii Chemicznej POSTECH we współpracy z laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie chemii z 2024 r., profesorem Davidem Bakerem z University of Washington, opracował innowacyjną platformę terapeutyczną, naśladując skomplikowane struktury wirusów za pomocą sztucznej inteligencji (AI). Ich pionierskie badania zostały opublikowane w Nature 18 grudnia.
Zainspirowani tymi złożonymi strukturami, naukowcy badali sztuczne białka wzorowane na wirusach. Te „nanoklatki” naśladują zachowanie wirusa, skutecznie dostarczając terapeutyczne geny do komórek docelowych. Jednak istniejące nanoklatki stają przed poważnymi wyzwaniami: ich niewielki rozmiar ogranicza ilość materiału genetycznego, który mogą przenosić, a ich proste projekty nie są w stanie odtworzyć wielofunkcyjności naturalnych białek wirusowych.
Aby rozwiązać te ograniczenia, zespół badawczy wykorzystał projektowanie obliczeniowe oparte na sztucznej inteligencji. Podczas gdy większość wirusów wykazuje symetryczne struktury, charakteryzują się one również subtelnymi asymetriami. Wykorzystując sztuczną inteligencję, zespół odtworzył te niuanse i po raz pierwszy pomyślnie zaprojektował nanoklatki o kształtach tetraedrycznych, oktaedrycznych i ikosaedrycznych.
Powstałe nanostruktury składają się z czterech typów sztucznych białek, tworzących skomplikowane architektury z sześcioma odrębnymi interfejsami białko-białko. Wśród nich struktura ikosaedryczna, mierząca do 75 nanometrów średnicy, wyróżnia się zdolnością do utrzymywania trzykrotnie większej ilości materiału genetycznego niż konwencjonalne wektory dostarczające gen, takie jak wirusy adenopochodne (AAV), co oznacza znaczący postęp w terapii genowej.
Mikroskopia elektronowa potwierdziła, że nanoklatki zaprojektowane przez AI osiągnęły precyzyjne symetryczne struktury zgodnie z zamierzeniami. Eksperymenty funkcjonalne dodatkowo wykazały ich zdolność do skutecznego dostarczania ładunków terapeutycznych do komórek docelowych, torując drogę do praktycznych zastosowań medycznych.
„Postępy w dziedzinie sztucznej inteligencji otworzyły drzwi do nowej ery, w której możemy projektować i składać sztuczne białka, aby sprostać potrzebom ludzkości” — powiedział profesor Sangmin Lee. „Mamy nadzieję, że te badania nie tylko przyspieszą rozwój terapii genowych, ale także doprowadzą do przełomów w szczepionkach nowej generacji i innych innowacjach biomedycznych”.
Profesor Lee wcześniej przez prawie trzy lata, od lutego 2021 r. do końca 2023 r., pracował jako badacz podoktorancki w laboratorium profesora Bakera na Uniwersytecie Waszyngtońskim, zanim w styczniu 2024 r. dołączył do POSTECH.
Badania te były finansowane przez Ministerstwo Nauki i ICT Republiki Korei w ramach Programu dla Wybitnych Młodych Naukowców, Programu Rozwoju Nanotechnologii i Materiałów oraz Programu Badań Globalnych Frontier. Dodatkowe środki finansowe zapewnił Howard Hughes Medical Institute (HHMI) w Stanach Zjednoczonych.
Źródło: materiały Pohang University of Science & Technology (POSTECH), zdjęcie zajawka: Freepik
Zostaw komentarz
You must be logged in to post a comment.