diumenge, 17 de novembre del 2024

LOS GENES QUE SE ACTIVAN MEDIANTE INTERRUPTORES DE IA

 En este post veremos los nuevos avances conseguidos en la activación de genes mediante interruptores sintéticos hechos por IA. La notícia fue publicada en la Agencia Sinc el 24 de octubre de 2024.

En Estados Unidos, un grupo científico ha diseñado secuencias de ADN con inteligencia artificial que imita los mecanismos naturales que regulan la expresión de genes. Así pretenden superar uno de los más importantes obstáculos en las terapias génicas, la activación precisa de genes sin afectar a otros tejidos.

Video donde se explica el proceso de las terapias genéticas
Video extraído de aquí


Este avance ha sido realizado por investigadores del MIT y de las universidades de Harvard y Yale. Los interruptores de ADN que han diseñado son capaces de controlar con precisión la expresión de los genes en un tejido concreto sin afectar al resto del organismo.
 La eficiencia para fines terapéuticos de estos reguladores sería mucho mayor que la de los reguladores naturales del genoma

El equipo liderado por Ryan Tewhey han activado y desactivado genes de manera precisa en el tejido de algunos órganos de ratones y peces cebra. Siendo este publicado en la revista Nature.

Cada tipo celular tiene un 'lenguaje' único para determinar cuándo y por qué se activará un gen. Las instrucciones para activar o desactivar genes se encuentran codificadas en el genoma.
Andreas R. Pfenning dice que la finalidad de este trabajo ha sido entender el lenguaje relacionado con la regulación de los genes en diferentes tipos celulares. Pfenning no ha participado en el estudio y para él este únicamente es un avance de la biotecnología.

Estos interruptores génicos artificiales actúan como lo elementos reguladores cis (CRE), estos controlan la expresión génica y dependiendo de cada célula, el tiempo de desarrollo y las respuestas a estímulos.
Durante los últimos años se han descubierto millones de posibles CRE, pero no se sabe si pueden ser útiles en aplicaciones terapéuticas.


Los autores del estudio probaron secuencias sintéticas de CRE en ratones y peces cebra, logrando la activación de una proteína fluorescente en el hígado de los peces sin activar ninguna otra parte de su organismo.
Además, descubrieron que un gen reportero influenciado por las secuencias sintéticas de CRE específicas para neuronas se expresaba únicamente en estas células del cerebro de los ratones.
Pfenning destaca que este avance podría ser útil para dirigir las terapias génicas a poblaciones  celulares concretas.

Foto que explica el funcionamiento del CRE

Foto extraída de aquí

Los investigadores descubrieron que las secuencias reguladoras sintéticas son más efectivas a la hora de impulsar la expresión específica de cada tipo de célula que los reguladores naturales presentes en el genoma humano. Las secuencia sintéticas son diferentes acorde a la actividad del tipo de célula objetivo.

Las terapias génicas siempre se han visto limitadas por la dificultad de aplicar tratamientos específicos para cada tipo de célula, pero gracias a estos interruptores artificiales este problema puede desaparecer. En cambio, Rodrigo Castro, investigador del Laboratorio Jackson, dice no tener claro su posible impacto en las terapias génicas.
Castro piensa que aún queda muy lejos la posibilidad de aplicar terapias génicas para enfermedades neurodegenerativas. Él añade que la funcionalidad de los reguladores en vertebrados no la asegura en organismos completos.

Foto que representa las enfermedades neurodegenerativas

Foto extraída de aquí

Castro añade que aplicar el trabajo en más tipos celulares requeriría nuevas técnicas en el aprendizaje automático y el modelo genómico. Y para ello la IA serías imprescindible para reducir los tiempos de desarrollo. Aún así, él destaca que este resultado abre otro camino, antes desconocido, para lograr la especificidad en organismos. Además, confía en que en el futuro, grupos especializados en terapias génicas puedan aplicar y extender su trabajo en esa dirección.

En conclusión, recientemente se han realizado avances muy importantes en las terapias génicas gracias a los interruptores sintéticos. En mi opinión, este es un gran avance y debería seguir siendo estudiado en profundidad para encontrar la cura a algunas enfermedades que hoy en día no son posibles de tratar.

Este artículo está relacionado con el contenido de biología de 2º de bachillerato, en concreto, con el T.5 de los ácidos nucleicos.

FCP