Revolução na genética! Cientistas criam vírus artificiais com IA para fornecer genes terapêuticos
Uma equipa de investigadores recriou as características matizadas dos vírus e, pela primeira vez, com a ajuda da IA, concebeu com êxito nanocagos com formas tetraédricas, octaédricas e icosaédricas.
O Professor Sangmin Lee, do Departamento de Engenharia Química da POSTECH, em colaboração com o Professor David Baker, da Universidade de Washington, laureado com o Prémio Nobel da Química de 2024, desenvolveu uma plataforma terapêutica inovadora, imitando as estruturas intrincadas dos vírus através da inteligência artificial (IA).
Como funcionam os vírus?
Os vírus são concebidos de forma única para encapsular o material genético em invólucros proteicos esféricos, permitindo-lhes replicar-se e invadir as células hospedeiras, causando frequentemente doenças. Inspirados por estas estruturas complexas, os investigadores têm vindo a explorar proteínas artificiais modeladas a partir de vírus.
Estas “nanocápsulas” imitam o comportamento viral, transportando eficazmente genes terapêuticos para as células-alvo. No entanto, as nanocápsulas existentes enfrentam desafios significativos: o seu pequeno tamanho restringe a quantidade de material genético que podem transportar e os seus desenhos simples não conseguem replicar a multifuncionalidade das proteínas virais naturais.
A IA consegue ajudar na criação de vírus
Para resolver estas limitações, a equipa de investigação recorreu à conceção computacional baseada na IA. Embora a maioria dos vírus apresente estruturas simétricas, também apresentam assimetrias subtis. Tirando partido da IA, a equipa recriou estas características matizadas e, pela primeira vez, concebeu com êxito nanocagos com formas tetraédricas, octaédricas e icosaédricas.
As nanoestruturas resultantes são compostas por quatro tipos de proteínas artificiais, formando arquiteturas intrincadas com seis interfaces proteína-proteína distintas.
Entre estas, a estrutura icosaédrica, que mede até 75 nanómetros de diâmetro, destaca-se pela sua capacidade de conter três vezes mais material genético do que os vetores convencionais de entrega de genes, como os vírus adeno-associados (AAV*1), o que representa um avanço significativo na terapia genética.
Professor Sangmin Lee.
A microscopia eletrónica confirmou que as nanocápsulas concebidas pela IA atingiram estruturas simétricas precisas, tal como pretendido. As experiências funcionais demonstraram ainda a sua capacidade para fornecer eficazmente cargas terapêuticas às células-alvo, abrindo caminho para aplicações médicas práticas.
Referência da notícia
Lee, S., Kibler, R.D., Ahn, G. et al. Four-component protein nanocages designed by programmed symmetry breaking. Nature (2024).