Una nuova tecnologia ci consentirà in futuro di generare enzimi artificiali che potranno essere impiegati nella preparazione di farmaci.
L’Intelligenza Artificiale (IA) al servizio della farmacologia: un sogno? Forse non più, perché l’Università della California, in collaborazione con un’azienda di ricerca tecnologica, è riuscita a realizzare particelle che si comportano come quelle naturali impiegando l’IA. Durante i test di laboratorio, infatti, alcune di queste molecole hanno funzionato proprio come se fossero in grado di seguire i principi base della biologia. Anche quando le loro sequenze di amminoacidi differivano da qualsiasi proteina naturale conosciuta. I risultati di questo studio sulle proteine artificiali sono stati poi pubblicati sulla rivista Nature Biotechnology.
Il lavoro di ricerca e creazione della tecnologia
Per creare questo tipo di tecnologia, chiamata ProGen, gli scienziati sono partiti da un modello di Intelligenza Artificiale capace di replicare il linguaggio. Tramite il machine learning (la capacità di apprendimento delle macchine basata su reti neurali) le hanno fornito le sequenze di amminoacidi provenienti da 280 milioni di proteine diverse, affinché le imparasse e sapesse identificare 56mila sequenze di lisozimi (sostanze di natura proteica presenti nelle secrezioni biologiche e nelle uova).
Su questa base, il sistema è riuscito a generare cento nuove sequenze artificiali, poi testate in base a quanto assomigliavano a quelle delle proteine naturali. Gli studiosi ne hanno selezionate cinque che sono state confrontate con un enzima presente nell’albume dell’uovo di gallina, la cui attività è simile a quella delle proteine che si trovano nelle lacrime, nella saliva e nel latte, e che difendono l’organismo da batteri e funghi.
Dalle analisi successive, i ricercatori hanno osservato che due degli enzimi artificiali sono stati in grado di contrastare i batteri con un’attività paragonabile al lisozima Hewl (quello delle uova). Le due sequenze erano circa per il 90% e il 70% identiche a qualsiasi proteina già conosciuta. Ma nelle sperimentazioni successive il team ha scoperto che i due enzimi artificiali mostravano la stessa attività anche quando solo il 31,4% della loro sequenza assomigliava a quella di una proteina naturale. Le strutture atomiche di queste proteine artificiali erano esattamente come quelle naturali.
“La capacità di generare proteine funzionali da zero dimostra che stiamo entrando in una nuova era della progettazione delle proteine – ha dichiarato il primo autore Ali Madani –. Questo è un nuovo strumento versatile a disposizione degli ingegneri e non vediamo l’ora di vedere le applicazioni”.
I possibili impieghi
La tecnologia ProGen può accelerare lo sviluppo di nuove proteine, e le possibili applicazioni sono molteplici, innanzitutto nell’industria farmaceutica.
“I modelli artificiali funzionano meglio di quelli ispirati al processo evolutivo – ha spiegato uno degli autori dello studio James Fraser – ora abbiamo la possibilità di ottimizzare la generazione di queste proprietà per avere effetti specifici.”
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