El uso de inteligencia artificial (IA) en la ciencia ha revolucionado muchos aspectos de la investigación. Se utiliza, por ejemplo, en el diseño y descubrimiento de nuevos fármacos y compuestos químicos. En un nuevo estudio, investigadores emplearon IA para producir anticuerpos completamente nuevos por primera vez.
El estudio, presentado en una preimpresión en bioRxiv y retomado por la revista Nature, ocupó el diseño de proteínas —guiado por IA— para el mercado de anticuerpos terapéuticos, que vale millones de dólares.
El coautor del estudio, Nathaniel Bennett, bioquímico computacional de la Universidad de Washington en Seattle, utilizó junto a sus colegas una herramienta de inteligencia artificial que su equipo lanzó en 2023 y que ha ayudado a transformar el diseño de proteínas. La herramienta de nombre RFdiffusion permite a los expertos diseñar miniproteínas que pueden unirse fuertemente a otra proteína de su elección.
Sin embargo, estas proteínas personalizadas no se parecen en nada a los anticuerpos, que reconocen sus objetivos mediante bucles que han resultado difíciles de modelar con IA.
“Los anticuerpos (moléculas inmunitarias que se adhieren fuertemente a proteínas implicadas en enfermedades) se han elaborado convencionalmente mediante métodos de fuerza bruta que implican inmunizar animales o examinar grandes cantidades de moléculas (…) Dentro de 10 años así es como diseñaremos anticuerpos”, comenta Bennett.
MILES DE ANTICUERPOS CON IA QUE RECONOCEN ZONAS ESPECÍFICAS DE PROTEÍNAS BACTERIANAS
Para superar esta traba, un equipo codirigido por el biofísico computacional David Baker y el bioquímico computacional Joseph Watson, ambos de la Universidad de Washington, modificó la RFdiffusion. La herramienta se basa en una red neuronal similar a las utilizadas por IA generadoras de imágenes como Midjourney y DALL·E (revelada por OpenAI en 2021).
Posteriormente, el grupo ajustó la red entrenándola en miles de estructuras de anticuerpos determinadas experimentalmente unidas a sus objetivos, así como en ejemplos del mundo real de otras interacciones similares a los anticuerpos.
“Los investigadores diseñaron miles de anticuerpos que reconocen regiones específicas de varias proteínas bacterianas y virales (incluidas las que el SARS-CoV-2 y los virus de la influenza utilizan para invadir las células) y un objetivo de fármaco contra el cáncer. Luego hicieron un subconjunto de sus diseños en el laboratorio y probaron si las moléculas podían unirse a los objetivos correctos”, explica Nature.
Los científicos determinaron la estructura de uno de los anticuerpos contra la influenza, utilizando una técnica llamada microscopía crioelectrónica, y descubrieron que reconocía la porción deseada de la proteína objetivo.
“Este es un trabajo de prueba de principio. Pero esperamos que este éxito inicial allane el camino para diseñar fármacos con anticuerpos con solo tocar un botón. Parece un momento histórico. Realmente demuestra que esto es posible”, dice Joseph Watson. N
