Ερευνητές της Integra Therapeutics σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Pompeu Fabra (UPF) της Ισπανίας και το Κέντρο Γονιδιακού Ρυθμού (CRG) ανακοίνωσαν την ανάπτυξη και πειραματική επικύρωση νέων συνθετικών πρωτεϊνών που μπορούν να επεξεργαστούν το ανθρώπινο γονιδίωμα αποδοτικότερα από τις φυσικές πρωτεΐνες.
Αυτή η καινοτομία, που δημοσιεύτηκε στο Nature Biotechnology, φιλοδοξεί να εξελίξει τα εργαλεία γονιδιακής επεξεργασίας, βελτιώνοντας τις κυτταρικές (CAR-T) και γονιδιακές θεραπείες για τον καρκίνο και άλλες σπάνιες ασθένειες.
Το επίκεντρο της έρευνας ήταν η ενσωμάτωση μεγάλων αλληλουχιών DNA στα γονιδιώματα με ακρίβεια, όπου τα transposases όπως το PiggyBac παίζουν κρίσιμο ρόλο, “αντιγράφοντας και επικολλώντας” DNA για εισαγωγή θεραπευτικών γονιδίων στα κύτταρα ασθενών. Ωστόσο, η χρήση τους είχε περιοριστεί λόγω της μικρής ποικιλίας και της χαμηλής ακρίβειας των γνωστών transposases.
Η ομάδα επιστημόνων διεύρυνε το πεδίο αναζήτησης μέσω υπολογιστικής βιο-αναζήτησης σε πάνω από 31.000 ευκαρυωτικά γονιδιώματα, εντοπίζοντας 13.000 νέες, μέχρι πρότινος άγνωστες αλληλουχίες PiggyBac. Μεταγενέστερα, επαληθεύτηκαν πειραματικά 10 ενεργές transposases, αναδεικνύοντας τη μεγάλη λειτουργική ποικιλομορφία που ακόμα δεν έχει αξιοποιηθεί. Δύο από αυτές επιδείκνυαν δραστηριότητα συγκρίσιμη με βελτιστοποιημένες εκδόσεις που χρησιμοποιούνται ήδη στον εργαστηριακό και κλινικό χώρο, ενώ μία επέδειξε υψηλή δράση σε ανθρώπινα πρωτογενή Τ κύτταρα – σημαντικά για αντικαρκινικές θεραπείες.
Στη δεύτερη φάση της μελέτης, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μεγάλο γλωσσικό μοντέλο πρωτεϊνών (pLLM), μια μορφή γενετικής τεχνητής νοημοσύνης (AI), εκπαιδεύοντάς το με τις 13.000 αλληλουχίες PiggyBac για να δημιουργήσει εντελώς νέες με ενισχυμένη δραστηριότητα. Η χρήση AI όχι μόνο οδήγησε σε βελτιστοποίηση υπαρχόντων transposases, αλλά απέδειξε και τη συμβατότητα των παραγόμενων παραλλαγών με προηγμένες τεχνολογίες γονιδιακής επεξεργασίας όπως η πλατφόρμα FiCAT.
Η Διευθύνουσα Σύμβουλος της Integra Therapeutics, Δρ Avencia Sánchez-Mejías, υπογραμμίζει ότι η δημοσίευση στην Nature Biotechnology ανοίγει νέους ορίζοντες για τη γονιδιακή επεξεργασία και τις προηγμένες θεραπείες, εδραιώνοντας τη θέση της εταιρείας στην αιχμή της καινοτομίας, όπως αναφέρει το phys.org. Ο Δρ Marc Güell, Επιστημονικός Διευθυντής και ερευνητής του UPF, περιγράφει τον ρόλο της AI ως επέκταση της φύσης, παρομοιάζοντάς την με τη δημιουργική ικανότητα του ChatGPT που γράφει ποίηση, ενώ ο Δρ Noelia Ferruz του CRG σημειώνει πως τα μοντέλα αυτά μαθαίνουν τη “γραμματική” των πρωτεϊνών για να δημιουργούν νέες που διατηρούν τη δομική και λειτουργική σημασία τους.
Αυτή η πρωτοποριακή χρήση γενετικής AI σηματοδοτεί μια επανάσταση στην ανάπτυξη γονιδιακών θεραπειών, με σημαντικές εφαρμογές στον τομέα της βιοτεχνολογίας και της εξατομικευμένης ιατρικής, κυρίως στην αντιμετώπιση σπάνιων ασθενειών και καρκίνου.
