La IA está diseñando proteínas que podrían ayudar a tratar el cáncer
Utilizando inteligencia artificial, científicos de la Universidad Técnica de Dinamarca en Lyngbyhan construido un “GPS” para las células inmunes que combaten el cáncer. Se trata de un sistema de navegación molecular que ayudó a las células a identificar el cáncer, algo así como Google Maps que guía a los viajeros a una nueva dirección, según informan investigadores el 24 de julio en Science . En esencia, el sistema se basa en diminutas proteínas diseñadas a medida por inteligencia artificial.
El enfoque, una forma de inmunoterapia, es en gran medida una prueba de concepto, afirma Timothy Jenkins, biotecnólogo médico de la Universidad Técnica de Dinamarca en Lyngby. El equipo buscaba maneras de potenciar las células inmunitarias llamadas linfocitos T para combatir el cáncer. Estos linfocitos pueden combatir el cáncer por sí solos, pero a veces tienen dificultades para reconocer al enemigo. El equipo de Jenkins diseñó genéticamente linfocitos T para que transportaran diminutas proteínas personalizadas en su superficie.
Estas proteínas actúan como un GPS, guiando a los linfocitos T hacia su objetivo canceroso. El trabajo se inspira en otras técnicas de inmunoterapia, como la terapia con linfocitos T CAR y la terapia con TCR, que también buscan potenciar la capacidad anticancerígena de las células inmunitarias. Pero el objetivo final de su equipo es desarrollar nuevas terapias que los médicos puedan usar para tratar el cáncer, quizás incluso personalizadas para cada paciente.
“Es un avance emocionante”, afirma Stanley Riddell, investigador de inmunoterapia en el Centro Oncológico Fred Hutch de Seattle. Aunque el trabajo aún se encuentra en sus primeras etapas, demuestra el poder de los modelos de IA para el diseño de proteínas sintéticas. Es probable que estos modelos generen una nueva clase de terapias para diversas enfermedades que irán más allá del cáncer.
De hecho, a principios de este año, Jenkins y sus colegas informaron de un avance similar en IA en un campo diferente de la medicina: proteínas diseñadas mediante IA que podrían conducir a mejores antivenenos para mordeduras de serpiente . Ahora, los investigadores han dirigido sus sistemas de IA hacia un nuevo objetivo: el cáncer.
Para diseñar las proteínas personalizadas, los investigadores utilizaron tres herramientas de IA. Primero, el equipo introdujo la estructura de la diana cancerosa en un modelo de IA generativa llamado RFdiffusion. Este modelo se había entrenado con estructuras proteicas conocidas y sus secuencias de aminoácidos, las cadenas de componentes básicos que se pliegan para formar proteínas individuales. RFdiffusion propuso formas proteicas que se ajustan a la diana como una llave encaja en una cerradura. Un segundo modelo de IA sugirió cadenas de aminoácidos que, al plegarse en estructuras tridimensionales, probablemente formarían las formas propuestas.
Jenkins y sus colegas analizaron a fondo decenas de miles de diseños de proteínas y, con la ayuda de un tercer modelo de IA que revisó todo ese trabajo, redujeron los diseños a 44 opciones que probaron en el laboratorio. Una resultó ser la ganadora. En experimentos de laboratorio, células T humanas diseñadas para contener la proteína diseñada por IA en su superficie pudieron destruir rápidamente las células de melanoma e impedir el crecimiento del cáncer.
El trabajo del equipo se basa en las tecnologías de diseño computacional de proteínas y predicción de la estructura que llevaron al Premio Nobel de Química de 2024 .
Jenkins afirma que se necesitan tan solo uno o dos días para desarrollar diseños prometedores y tan solo unas semanas para probarlos en el laboratorio. Esto es más rápido que los métodos actuales, que pueden implicar explorar las células de las personas para identificar proteínas, conocidas como receptores de células T, capaces de unirse naturalmente a dianas cancerosas específicas. “Es extremadamente laborioso”, afirma Christopher Klebanoff, oncólogo médico e investigador del Centro Oncológico Memorial Sloan Kettering de la ciudad de Nueva York. El proceso puede durar meses e incluso así “se puede terminar sin nada o con un número muy, muy pequeño de candidatos terapéuticos”.
Klebanoff considera que el nuevo trabajo es un paso importante, pero siente curiosidad por saber cómo funcionarán las proteínas diseñadas con IA en el organismo. Antes de que los investigadores lleven su enfoque a ensayos clínicos en humanos, necesitarán realizar muchas más pruebas en el laboratorio y en animales, lo que podría llevar años, afirma Kristoffer Haurum Johansen, inmunólogo sintético también de la Universidad Técnica de Dinamarca. Pero por ahora, afirma, el trabajo de su equipo «significa que tenemos una nueva herramienta potencial en nuestro arsenal que podemos usar para diseñar y desarrollar nuevas terapias».
