‘Kan nano’ yang dirancang AI meniru perilaku virus untuk meningkatkan terapi gen

Para peneliti telah mengembangkan platform terapi inovatif dengan meniru struktur rumit virus menggunakan kecerdasan buatan (AI). Penelitian perintisnya adalah diterbitkan di dalam Alam pada tanggal 18 Desember.

Virus dirancang secara unik untuk merangkum materi genetik dalam struktur bola. protein cangkang, memungkinkan mereka untuk bereplikasi dan menyerang sel inang, sering kali menyebabkan penyakit. Terinspirasi oleh struktur kompleks ini, para peneliti telah mengeksplorasi protein buatan yang meniru virus.

“Kan nano” ini meniru perilaku virus dan secara efektif mengirimkan gen terapeutik ke sel target. Namun, nanocage yang ada saat ini menghadapi tantangan yang signifikan: ukurannya yang kecil membatasi jumlah materi genetik yang dapat dibawa, dan desainnya yang sederhana gagal meniru multifungsi protein virus alami.

Untuk mengatasi keterbatasan ini, tim peneliti menggunakan teknologi bertenaga AI. desain komputasi. Meskipun sebagian besar virus menampilkan struktur simetris, mereka juga menunjukkan asimetri yang tidak kentara. Dengan memanfaatkan AI, tim menciptakan kembali fitur-fitur bernuansa ini dan berhasil merancang nanocage dalam bentuk tetrahedral, oktahedral, dan ikosahedral untuk pertama kalinya.

Struktur nano yang dihasilkan terdiri dari empat jenis protein buatan, membentuk arsitektur rumit dengan enam antarmuka protein-protein yang berbeda. Diantaranya, struktur ikosahedral, yang berdiameter hingga 75 nanometer, menonjol karena kemampuannya mengandung materi genetik tiga kali lebih banyak dibandingkan vektor penghantaran gen konvensional, seperti virus terkait adeno (AAV). terapi gen.

Mikroskop elektron memastikan bahwa nanocage yang dirancang AI mencapai struktur simetris yang tepat sebagaimana dimaksud. Eksperimen fungsional lebih lanjut menunjukkan kemampuannya untuk secara efektif mengirimkan muatan terapeutik ke sel target, sehingga membuka jalan bagi aplikasi medis praktis.

“Kemajuan AI telah membuka pintu menuju era baru di mana kita dapat merancang dan merakit protein buatan untuk memenuhi kebutuhan umat manusia,” kata Profesor Sangmin Lee. “Kami berharap penelitian ini tidak hanya mempercepat pengembangan terapi gen tetapi juga mendorong kemajuan dalam vaksin generasi mendatang dan inovasi biomedis lainnya.”

Untuk penelitian ini, Profesor Lee berkolaborasi dengan Profesor David Baker, Peraih Nobel Kimia 2024, dari Universitas Washington. Profesor Lee sebelumnya bekerja sebagai peneliti pascadoktoral di laboratorium Profesor Baker selama hampir tiga tahun, dari Februari 2021 hingga akhir tahun 2023, sebelum bergabung dengan Departemen Teknik Kimia POSTECH pada Januari 2024.