Chroma: una IA para el diseño de proteínas

Las proteínas son los compuestos que realizan la mayoría de las funciones que hacen posible la vida.

La IA en el diseño de proteínas

Las proteínas son los compuestos que realizan la mayoría de las funciones que hacen posible la vida. El diseño de proteínas es un campo que busca crear nuevas proteínas con propiedades específicas para fines biomédicos, industriales o ambientales. Un avance significativo en el diseño de proteínas, basado en una inteligencia artificial (IA) puede generar estructuras proteicas factibles y predecir la funcionalidad potencial de las proteínas generadas. Con “Chroma: una IA para el diseño de proteínas”, se abren nuevas posibilidades en la creación de biomoléculas, permitiendo tratamientos específicos y sostenibles para diversas enfermedades.

Chroma: una IA versátil para producir proteínas diversas

Chroma es una herramienta de inteligencia artificial (IA) desarrollada por Generate Biomedicines. Su propósito es diseñar proteínas con características específicas. ¿Cómo lo hace?, la innovadora “Chroma: la IA para el diseño de proteínas” combina redes neuronales y modelado estructural para desarrollar proteínas con funciones precisas y variadas.

El modelo de difusión estructurada se encarga de la estructura de las proteínas. Piensa en él como un arquitecto que dibuja el plano de un edificio. Este modelo define la forma y el tamaño de la proteína. Por otro lado, las redes neuronales moleculares se encargan de la síntesis de las cadenas de proteínas y el diseño de todos los átomos. Estas redes son como los constructores que siguen el plano y construyen el edificio, colocando cada ladrillo (o en este caso, cada átomo) en su lugar. Chroma es como un equipo de construcción que puede diseñar y construir proteínas a medida, con una amplia gama de propiedades.

Validación experimental: Chroma genera proteínas estables y conformes

Para comprobar la eficacia de Chroma, el equipo realizó pruebas de validación experimental. Estas pruebas consistieron en desafiar a Chroma a generar diseños de proteínas que se expresen bien en un organismo, que sean estables y que su estructura se ajuste a lo que se había diseñado.

En términos más sencillos, pidieron a Chroma que creara proteínas y luego comprobaron si estas proteínas se comportaban como se esperaba. Por ejemplo, si Chroma diseñó una proteína para ser estable, ¿la proteína resultante era realmente estable? Si Chroma diseñó una proteína para tener una forma específica, ¿la proteína resultante tenía esa forma?

Los resultados fueron impresionantes. Incluso bajo la evaluación más conservadora, Chroma tuvo una tasa de éxito de aproximadamente el 3% en la creación de proteínas que se caracterizaron y purificaron con éxito. Esto demuestra que Chroma es capaz de generar proteínas con estructuras y propiedades diversas, manejando formas complejas y demostrando diseños eficientes. Chroma ha demostrado ser una herramienta valiosa en la ingeniería de proteínas a medida.

Aplicaciones potenciales de Chroma: descubriendo tratamientos para enfermedades

Muchas enfermedades que hoy en día no tienen cura son indrogables. Esto significa que las proteínas objetivo en nuestro cuerpo, que podrían ser activadas o desactivadas para combatir la enfermedad, son demasiado complejas o difíciles de unir con las proteínas farmacéuticas existentes.

Aquí es donde Chroma puede hacer una gran diferencia. Al diseñar proteínas a partir de las propiedades que estas proteínas objetivo requerirían para unirse, los investigadores podrían descubrir tratamientos para miles de enfermedades.

Imagina que las proteínas objetivo son como cerraduras y las proteínas farmacéuticas son como llaves. Muchas de estas cerraduras son demasiado complicadas para las llaves que tenemos ahora. Pero con Chroma, podemos diseñar nuevas llaves que se ajusten perfectamente a estas cerraduras complicadas.

Actualmente, los esfuerzos se centran en generar un conjunto de posibles llaves (estructuras proteicas factibles) y luego buscar posibles coincidencias de cerraduras (dianas). Chroma podría abrir la puerta a tratamientos para miles de enfermedades que actualmente son intratables.

Ventajas competitivas: Chroma podría cambiar el enfoque del diseño de proteínas

La capacidad de Chroma radica en su programabilidad, que permite a los usuarios especificar una amplia gama de propiedades. Esto podría cambiar el enfoque del diseño de proteínas, de generar estructuras proteicas factibles a enfatizar la funcionalidad prevista de una proteína y forzar la formación estructural a seguir esa función prevista. Chroma podría acelerar el proceso de descubrimiento y desarrollo de proteínas, reducir los costos y mejorar la calidad de los productos. Chroma: la IA para el diseño de proteínas” marca un hito al crear proteínas conformes y estables, impulsando avances en medicina personalizada y biotecnología.

Limitaciones y desafíos: Chroma aún necesita mejoras y validaciones adicionales

A pesar de sus impresionantes resultados, Chroma aún tiene limitaciones y desafíos que superar. Por ejemplo, Chroma aún necesita mejorar su capacidad de generar proteínas con propiedades más complejas, como la interacción con otras moléculas, la actividad enzimática o la inmunogenicidad. Además, Chroma aún necesita validaciones adicionales para demostrar que sus diseños proteicos son funcionales y seguros en entornos biológicos reales, como células, tejidos u organismos.

Para seguir pensando

Chroma es una IA innovadora que puede generar proteínas con una amplia gama de propiedades, utilizando un modelo generativo programable. Por esto, Chroma representa un avance significativo en el diseño de proteínas, que podría tener aplicaciones potenciales en el campo biomédico, industrial y ambiental. Chroma también plantea nuevos desafíos y oportunidades para la investigación y el desarrollo de proteínas, que podrían conducir a nuevos descubrimientos y soluciones.