Científicos logran un avance importante en la edición genética utilizando Inteligencia Artificial, con ella han descubierto y diseñado versiones hiperactivas de una enzima clave conocida como transposasa PiggyBac.
Investigadores de Integra Therapeutics, en colaboración con el Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida (MELIS) de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) y el Centro de Regulación Genómica (CRG), han diseñado y validado en el laboratorio nuevas proteínas sintéticas capaces de editar el genoma humano con más eficiencia que las proteínas proporcionadas por la naturaleza. Este trabajo será de gran utilidad para mejorar las herramientas de edición genética actuales que se utilizan en la investigación biotecnológica y en la medicina personalizada a través del desarrollo de terapias celulares (CAR-T) y génicas, especialmente, para el tratamiento de enfermedades oncológicas y raras.
La capacidad de insertar grandes secuencias de ADN en genomas de forma específica y segura ha supuesto una revolución en la investigación y el desarrollo de terapias avanzadas en los últimos años. Entre los sistemas más prometedores se encuentran las transposasas, como la PiggyBac, que actúan como copia y pega de ADN para introducir genes terapéuticos en las células del paciente. Sin embargo, su potencial ha estado limitado por la escasa diversidad de transposasas conocidas y su falta de precisión.
La transposasa PiggyBac es, en esencia, una “tijera molecular” muy versátil, una herramienta fundamental en la biología sintética que permite insertar grandes secuencias de ADN en el genoma de manera eficiente. Este tipo de tecnología es esencial para desarrollar nuevas terapias y aplicaciones biotecnológicas.
Diseño con inteligencia artificial generativa
El trabajo se llevó a cabo en dos fases principales, combinando la exploración biológica con el diseño asistido por IA. Inicialmente, el equipo exploró el “bosque de genes” utilizando una técnica de minería de transposones. Lograron expandir el conocimiento sobre la diversidad de la transposasa PiggyBac en dos órdenes de magnitud (descubriendo más de 13.000 elementos), encontrando diez versiones activas que estaban muy diferenciadas entre sí.
A continuación, los científicos usaron un Modelo de Lenguaje Proteico (PLLM) llamado Progen2. Este modelo de IA fue “entrenado” con las secuencias descubiertas para luego diseñar variantes totalmente nuevas y sintéticas. El resultado fue la creación de versiones “mega-activas”, destacando una de ellas, bautizada como Mega-PiggyBac.
Las transposasas sintéticas diseñadas por la IA demostraron una actividad de inserción y corte significativamente mejorada en comparación con las herramientas estándar de laboratorio.
Impacto en terapias celulares y edición de precisión
El verdadero potencial de este descubrimiento radica en su aplicación terapéutica. Las nuevas transposasas hiperactivas son completamente compatibles con dos campos de la medicina genética de alto impacto:
Ingeniería de Células T: Las células T son un tipo de glóbulo blanco crucial para la inmunoterapia contra el cáncer. Los investigadores demostraron que las nuevas enzimas funcionan de manera robusta en el proceso de ingeniería de células T primarias, un paso crítico para el desarrollo de terapias génicas y celulares.
Edición con Cas9 (Sistema FICAT): Las nuevas transposasas funcionan perfectamente con el sistema de inserción de genes programable FICAT (una técnica que usa Cas9). Esto permite una inserción de genes más precisa en lugares específicos del genoma, lo que aumenta la versatilidad de la herramienta para aplicaciones de edición avanzada.
En resumen, este trabajo no solo amplía las “tijeras moleculares” disponibles para los científicos, sino que también establece un marco de trabajo que combina la búsqueda biológica con la IA para acelerar el descubrimiento y mejora de las herramientas de inserción de genes de próxima generación.
Con información de Nature Biotechnology e Integra Therapeutics,
