Gli scienziati hanno utilizzato uno strumento AI per rendere più sicura l'editing genetico

Punti chiave

• I ricercatori hanno pubblicato i risultati sulla rivista Nature mostrando che l'AI può aiutare a riprogettare le proteine di editing genetico per ridurre i tagli al DNA accidentali.
• AlphaFold, uno strumento AI costruito da Google DeepMind che prevede la forma tridimensionale delle proteine, è stato adattato per identificare le regioni problematiche nelle molecole di editing genetico.
• Tutti i sistemi di editing genetico attuali comportano un certo rischio di effetti fuori bersaglio, il che significa che occasionalmente tagliano o alterano la parte sbagliata del DNA di un paziente.
• Le proteine modificate hanno mostrato una ridotta attività fuori bersaglio, un passo verso la realizzazione di terapie geniche più sicure per i pazienti.

L'editing genetico, la capacità di trovare una sezione specifica del DNA di una persona e modificarla, si è evoluto da curiosità di laboratorio a trattamenti medici reali negli ultimi due decenni. Ma un ostinato problema di sicurezza l'ha accompagnato per tutto il percorso.

Qual è il problema di sicurezza dell'editing genetico?

Ogni strumento di editing genetico creato finora occasionalmente taglia nel punto sbagliato. Il genoma umano, l'insieme completo delle istruzioni genetiche contenute in quasi tutte le cellule del corpo, è enorme. Anche una sequenza di lettere del DNA che sembra unica può apparire due o tre volte per pura coincidenza su tre miliardi di coppie di basi. Quando una proteina di editing genetico trova una di queste copie accidentali e la taglia, questo viene chiamato effetto fuori bersaglio.

Un singolo taglio casuale in una singola cellula è improbabile che causi danno. Il problema è che le terapie efficaci devono modificare milioni di cellule. Facendo i conti, anche un tasso di errore minuscolo significa che un paziente accumularà un numero significativo di tagli sbagliati. Gli scienziati hanno passato anni cercando di ridurre questo rischio verso lo zero.

Come i ricercatori hanno utilizzato AlphaFold?

AlphaFold, sviluppato da Google DeepMind e ampiamente riconosciuto per aver risolto uno dei problemi di previsione più difficili della biologia, funziona modellando la forma tridimensionale in cui una proteina si piega. La forma determina la funzione: conoscere esattamente come una proteina si arriccia e si piega ti dice quali parti afferrano il DNA e quali parti fanno il taglio.

Il team, il cui lavoro è apparso su Nature, ha adattato AlphaFold per ingrandire le regioni delle proteine di editing genetico più associate al comportamento fuori bersaglio. Una volta mappate con precisione queste regioni, i ricercatori le hanno riprogettate, regolando la struttura della proteina per renderla più selettiva riguardo alle sequenze di DNA su cui agirebbe. Il risultato sono proteine modificate che mantengono la loro capacità di colpire il bersaglio previsto mentre commettono meno errori altrove.

Ars Technica ha per primo segnalato l'articolo di Nature a un pubblico di scienze generali.

Cosa significa questo per i pazienti?

Nessuna nuova terapia è ancora pronta per la clinica. Si tratta di ricerca fondamentale, del tipo che rimodella con cosa gli ingegneri devono lavorare prima che chiunque progetti un trattamento. Pensala come un aggiornamento del bisturi prima dell'intervento chirurgico.

Il ritorno pratico, se l'approccio regge negli ulteriori test, sarebbero terapie geniche con un profilo di sicurezza più pulito. I pazienti che potrebbero beneficiare dall'editing di un gene difettoso collegato a una malattia ereditaria, a un certo cancro o a un disturbo del sangue potrebbero un giorno affrontare una probabilità minore di cambiamenti genetici non intenzionali.

Per ora, la storia riguarda uno strumento che diventa più tagliente. L'AI non ha curato una malattia qui; ha aiutato gli scienziati a vedere un problema con chiarezza sufficiente per risolverlo.

Domande comuni

L'editing genetico è disponibile come trattamento medico oggi?

Sì, in casi limitati. Le autorità di regolamentazione negli Stati Uniti e nel Regno Unito hanno approvato le prime terapie basate su CRISPR, un tipo di editing genetico, per condizioni inclusa la malattia falciforme. I trattamenti sono costosi e rari, ma esistono.

Questa ricerca rende le terapie geniche attuali immediatamente più sicure?

Non direttamente. Lo studio descrive un metodo per riprogettare le proteine di editing genetico, non un cambiamento a nessun prodotto approvato. Punta verso trattamenti futuri più sicuri piuttosto che aggiornare quelli già in uso.