Investigadors catalans creen "nous interruptors" per controlar gens amb IA

"Hem fet un pas molt important per entendre l'idioma de l'ADN". Amb aquesta frase l'investigador del Centre de Regulació Genòmica (CRG) Lars Velten ha intentat dimensionar en declaracions a l'ARA fins a quin punt és important el resultat de l'estudi que el seu equip ha publicat aquest dijous a la revista Cell. El grup d'investigadors del CRG i l'EMBL-Barcelona ha aconseguit crear una eina d'intel·ligència artificial (IA) capaç de dissenyar seqüències reguladores d'ADN mai vistes a la natura. "Podem dir que hem creat uns nous interruptors [potenciadors] que fins ara no existien en el genoma d'un mamífer i que en un futur poden servir per controlar que un gen s'encengui o no en una cèl·lula concreta", explica Velten, que és l'autor principal de la investigació.

L'eina que ha creat l'equip del CRG permet que, mitjançant un model d'IA, es creïn fragments sintètics d'ADN amb criteris personalitzats. D'aquesta manera, per exemple, es podria demanar al model que el nou fragment d'ADN doni l'ordre d'activar un gen concret en les cèl·lules mare perquè es converteixin en glòbuls vermells però no en plaquetes. "Les aplicacions potencials són enormes. És com escriure programari, però per a la biologia. Ens proporciona noves maneres de donar instruccions a una cèl·lula i de guiar la forma en què es desenvolupa i es comporta amb una precisió sense precedents", detalla Robert Frömel, primer autor de l'estudi. 

A grans trets, el que fa aquest nou model d'IA és predir quina combinació de lletres d'ADN (A, T, C, G)és necessària perquè s'activin uns gens o uns altres en un tipus específics de cèl·lules. Aquesta informació serveix als investigadors per sintetitzar químicament els fragments d'ADN d'aproximadament 250 lletres i agregar-los a un virus perquè el lliuri a l'interior de les cèl·lules. 

Per posar a prova la nova eina, els investigadors van demanar a la IA que dissenyés fragments sintètics que activessin un gen que codifiqués una proteïna fluorescent en algunes cèl·lules. Els fragments creats des de zero es van inserir en cèl·lules sanguínies de ratolí, on l'ADN sintètic es va fusionar amb el genoma en llocs aleatoris i l'experiment va funcionar tal com estava previst.

Conèixer què provoca certes malalties

L'estudi del CRG marca una fita en el camp de la biologia generativa, ja que podria ajudar a desenvolupar noves teràpies gèniques que augmentin o redueixin l'activitat dels gens on sigui necessari. També aplana el camí a noves estratègies per ajustar els gens d'un pacient i fer que els tractaments siguin més efectius i reduir els efectes secundaris. 

A més, Velten explica que, en un futur, eines com la seva poden ser claus per a quan no se sap què provoca una malaltia en un pacient. Segons l'investigador, l'eina podria "interpretar seqüències del genoma per identificar quines són les variants i mutacions" que la poden provocar. Ara bé, Velten reconeix que és "un objectiu a llarg termini", ja que "el genoma és molt complex" i té milers de proteïnes que poden interactuar amb els potenciadors que activen els gens i, de moment, ells s'han enfocat només en 40 d'aquests "interruptors".