El profesor Sangmin Lee del Departamento de Ingeniería Química de POSTECH, junto con el profesor David Baker, premio Nobel de Química 2024, de la Universidad de Washington, ha desarrollado un método innovador mediante la simulación de la estructura compleja de los virus utilizando inteligencia artificial (IA). Se ha desarrollado una plataforma de tratamiento. . Su principal investigación se publicó en 1991. la naturaleza El 18 de diciembre
Los virus están diseñados exclusivamente para encapsular material genético dentro de capas proteicas esféricas, lo que les permite replicarse e invadir las células huésped, lo que a menudo causa enfermedades. Inspirándose en estas estructuras complejas, los investigadores buscan proteínas sintéticas modeladas a partir de virus. Estas “nanojaulas” imitan el comportamiento viral y administran de manera eficiente genes terapéuticos a las células diana. Sin embargo, las nanojaulas existentes enfrentan desafíos importantes: su pequeño tamaño limita la cantidad de material genético que pueden transportar y sus diseños simples no logran imitar la multifuncionalidad de las proteínas virales naturales.
Para superar estas limitaciones, el equipo de investigación utilizó un diseño computacional impulsado por IA. Si bien la mayoría de los virus muestran estructuras simétricas, también tienen sutiles propiedades asimétricas. Aprovechando la IA, el equipo recreó estas características clave y diseñó con éxito nanojaulas en formas tetraédricas, octaédricas e icosaédricas por primera vez.
Las nanoestructuras resultantes contienen cuatro tipos de proteínas sintéticas, formando arquitecturas complejas con seis interfaces proteína-proteína distintas. Entre ellos, la estructura icosaédrica, que tiene hasta 75 nanómetros de diámetro, destaca por su capacidad para transportar tres veces más material genético que los vectores tradicionales de distribución de genes, como el virus adenoasociado (AAV), que es una herramienta importante en La terapia genética indica un progreso significativo. .
La microscopía electrónica confirmó que las nanojaulas diseñadas por IA lograron la estructura simétrica deseada. Los experimentos funcionales demostraron la capacidad de administrar de manera más eficiente cargas terapéuticas a las células diana, allanando el camino para aplicaciones clínicas prácticas.
“Los avances en IA han abierto la puerta a una nueva era en la que podemos diseñar y ensamblar proteínas sintéticas para satisfacer las necesidades de la humanidad”, afirmó el profesor Sangman Lee. “Esperamos que esta investigación no sólo acelere el desarrollo de la terapia genética, sino que también conduzca a avances en vacunas de próxima generación y otras innovaciones biomédicas”.
El profesor Li trabajó anteriormente como investigador postdoctoral en el laboratorio del profesor Baker en la Universidad de Washington durante casi tres años, desde febrero de 2021 hasta finales de 2023, antes de unirse a Postec en enero de 2024.
Este estudio fue apoyado por el Ministerio de Ciencia y TIC de la República de Corea en el marco del Programa de Jóvenes Científicos Destacados, el Programa de Desarrollo de Tecnología de Nano y Materiales y el Programa de Investigación de Frontera Global, con el apoyo del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI). Se proporcionó financiación adicional. Estados Unidos de América
