Il professor Sangmin Lee del Dipartimento di ingegneria chimica di POSTECH, in collaborazione con il professor David Baker, premio Nobel per la chimica nel 2024, dell’Università di Washington, ha sviluppato una piattaforma terapeutica innovativa imitando le complesse strutture dei virus utilizzando l’intelligenza artificiale (AI). La loro ricerca pionieristica è stata pubblicata in Natura il 18 dicembre.
I virus sono progettati unicamente per incapsulare materiale genetico all’interno di gusci proteici sferici, consentendo loro di replicarsi e invadere le cellule ospiti, causando spesso malattie. Ispirati da queste strutture complesse, i ricercatori hanno esplorato proteine artificiali modellate sui virus. Queste “nanocage” imitano il comportamento virale, fornendo efficacemente geni terapeutici alle cellule bersaglio. Tuttavia, le nanogabbie esistenti devono affrontare sfide significative: le loro piccole dimensioni limitano la quantità di materiale genetico che possono trasportare e il loro design semplice non riesce a replicare la multifunzionalità delle proteine virali naturali.
Per affrontare queste limitazioni, il team di ricerca ha utilizzato la progettazione computazionale basata sull’intelligenza artificiale. Sebbene la maggior parte dei virus presenti strutture simmetriche, presentano anche sottili asimmetrie. Sfruttando l’intelligenza artificiale, il team ha ricreato queste caratteristiche sfumate e ha progettato con successo per la prima volta nanogabbie in forme tetraedriche, ottaedriche e icosaedriche.
Le nanostrutture risultanti sono composte da quattro tipi di proteine artificiali, formando architetture complesse con sei distinte interfacce proteina-proteina. Tra questi, la struttura icosaedrica, che misura fino a 75 nanometri di diametro, si distingue per la sua capacità di contenere tre volte più materiale genetico rispetto ai vettori di consegna genica convenzionali, come i virus adeno-associati (AAV), segnando un progresso significativo nella terapia genica .
La microscopia elettronica ha confermato che le nanogabbie progettate dall’intelligenza artificiale hanno raggiunto strutture simmetriche precise come previsto. Gli esperimenti funzionali hanno ulteriormente dimostrato la loro capacità di fornire in modo efficace carichi terapeutici alle cellule bersaglio, aprendo la strada ad applicazioni mediche pratiche.
“I progressi nell’intelligenza artificiale hanno aperto le porte a una nuova era in cui possiamo progettare e assemblare proteine artificiali per soddisfare i bisogni dell’umanità”, ha affermato il professor Sangmin Lee. “Ci auguriamo che questa ricerca non solo acceleri lo sviluppo delle terapie geniche, ma porti anche a scoperte rivoluzionarie nei vaccini di prossima generazione e in altre innovazioni biomediche”.
Il professor Lee ha precedentemente lavorato come ricercatore post-dottorato nel laboratorio del professor Baker presso l’Università di Washington per quasi tre anni, da febbraio 2021 alla fine del 2023, prima di unirsi a POSTECH nel gennaio 2024.
Questo studio è stato sostenuto dal Ministero della Scienza e dell’ICT della Repubblica di Corea nell’ambito dell’Outstanding Young Scientist Program, del Nano and Material Technology Development Program e del Global Frontier Research Program, con finanziamenti aggiuntivi forniti dall’Howard Hughes Medical Institute (HHMI) in gli Stati Uniti.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
