AlphaFold y las 7 formas en las que se está usando en la ciencia de la vida


La subsidiaria de Alphabet, DeepMind, ha anunciado que su sistema de inteligencia artificial AlphaFold ha predicho la estructura de más de 200 millones de proteínas, que representan casi todas las proteínas catalogadas conocidas. Además, AlphaFold y su socio, el Instituto Europeo de Bioinformática del EMBL, anunciaron que el reciente lanzamiento amplió la base de datos en más de 200 veces, de casi 1 millón a más de 200 millones de estructuras.

“Cuando lanzamos la base de datos en julio pasado, se reconoció como un gran avance para la biología”, dijo Demis Hassabis, fundador y director ejecutivo de DeepMind, en una conferencia de prensa. El lanzamiento del año pasado incluyó aproximadamente 350.000 predicciones de alta calidad, incluidas todas las proteínas del cuerpo humano.

Los continuos avances de AlphaFold hacen posible buscar la estructura tridimensional de las proteínas "casi tan fácilmente como hacer una búsqueda de palabras clave en Google", dijo Hassabis.

Aquí hay siete ejemplos de cómo el sistema de IA está ayudando a impulsar el progreso en la investigación de las ciencias de la vida.


1. Acelerar el descubrimiento de medicamentos para enfermedades desatendidas

La Iniciativa Medicamentos para Enfermedades Olvidadas (DNDi, por sus siglas en inglés) está utilizando AlphaFold para crear nuevos medicamentos para enfermedades olvidadas que afectan de manera desproporcionada a las personas en los países en desarrollo. Específicamente, la base de datos de plegamiento de proteínas podría acelerar la identificación de moléculas para tratar enfermedades desatendidas.

Ejemplos de tales enfermedades incluyen la enfermedad de Chagas, que es transmitida por el parásito Trypanosoma cruzi. La enfermedad de Chagas es común en México, América Central y América del Sur.

Otro ejemplo es la leishmaniasis, una enfermedad parasitaria que se encuentra en las regiones tropicales y subtropicales, así como en el sur de Europa.

DNDi ahora tiene más de 20 nuevas entidades químicas en su cartera.

La DNDi también está trabajando para permitir que los investigadores de países de bajos ingresos desempeñen un papel más activo en el descubrimiento de fármacos.


2. Combatir la resistencia a los antibióticos

En 2019, los CDC estimaron que la resistencia a los antimicrobianos le cuesta a la economía de los EE. UU. $ 55 mil millones anuales, incluidos $ 20 mil millones en costos de atención médica y otros $ 35 mil millones en pérdida de productividad. La resistencia a los antibióticos también está alimentando la aparición de 'superbacterias'.

Los profesores Marcelo Sousa y Megan Mitchell de la Universidad de Colorado, Boulder, están utilizando AlphaFold para estudiar las proteínas involucradas en la resistencia a los antibióticos. AlphaFold ha ayudado a los investigadores a identificar estructuras de proteínas que podrían confirmar con cristalografía. Por ejemplo, Sousa usó esta tecnología para identificar una estructura de proteína bacteriana en aproximadamente 30 minutos que había resultado difícil de identificar durante 10 años.


3. Estudiar el complejo del poro nuclear

Un equipo de investigación internacional está trabajando para descubrir los secretos de los complejos de poros nucleares (NPC), que podrían ser los complejos más grandes de las células humanas. Los NPC están involucrados en el transporte entre el núcleo y el citoplasma y en varios procesos celulares.

Usando AlphaFold con Cryo-EM, los investigadores han construido una estructura casi completa del andamio NPC. El proyecto de investigación podría allanar el camino para una mejor comprensión de la función, la biogénesis y la regulación de los NPC.

Los investigadores involucrados en el proyecto provenían del Instituto Max Planck de Biofísica; Laboratorio Europeo de Biología Molecular; Escuela Médica de Harvard; Universidad de California, Berkeley; Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC; Universidad de Westlake; y la Universidad de Tsinghua.


4. Desarrollo de una nueva vacuna contra la malaria

La Universidad de Oxford y el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (NIAID) están colaborando en el desarrollo de una vacuna contra la malaria de múltiples componentes. Si bien la OMS aprobó la primera vacuna contra la malaria el año pasado , su eficacia para frenar la transmisión podría ser limitada. Los inmunógenos de las vacunas que previenen la transmisión de la malaria transmitida por parásitos podrían bloquear la transmisión del virus. Investigadores de Oxford y NIAID identificaron la primera estructura de longitud completa de Pfs48/45 con cristalografía y AlphaFold. La investigación podría allanar el camino para el desarrollo de futuros inmunógenos de vacunas basados en Pfs48/45.


5. Arrojar luz sobre la variación genética

Pedro Beltrao, profesor de ETH Zurich, está trabajandopara descubrir cómo los cambios en el ADN informan los rasgos, incluida la predisposición a algunas enfermedades. “En última instancia, lo que nos gustaría tener eventualmente es un modelo que nos diga exactamente cómo va a cambiar una persona, o qué rasgos tendrá si porta una mutación en una posición particular en su ADN”, dijo Beltrao en un comunicado…

Beltrao usó AlphaFold para estudiar proteínas a lo largo de la historia evolutiva, ayudando a descubrir las proteínas presentes en la célula ancestral. Descifrar qué mutaciones de ADN están involucradas en los rasgos también implica determinar qué mutaciones esencialmente no tienen impacto en las proteínas. La investigación también implicó estudiar cómo múltiples proteínas trabajan juntas para realizar funciones.

“Ahora podemos rastrear la evolución de las proteínas durante períodos más largos de la escala de tiempo evolutiva”, dijo Beltrao en un comunicado.

Si bien AlphaFold ayudó a Beltrao a estudiar las secuencias entre proteínas en varias especies a lo largo del tiempo, la técnica pierde precisión cuanto más retrocede al pasado.


6. Medir el impacto del rotavirus en la gastroenteritis

Investigadores del Baylor College of Medicine, Lawrence Berkeley Laboratory y Emory University School of Medicine están estudiando las diferencias en los rotavirus de los grupos A, B y C. Mientras que los rotavirus de los grupos A y C infectan principalmente a niños pequeños, el grupo B es principalmente un problema para los adultos. Además, las cepas del grupo B de rotavirus siguen siendo menos conocidas que las otras cepas. Con AlphaFold, los investigadores identificaron un nuevo pliegue en el grupo B de rotavirus, lo que podría arrojar luz sobre por qué la cepa tiende a infectar a un grupo demográfico diferente al de las otras dos cepas.


7. Arrojando luz sobre el Parkinson

Un equipo de investigación internacional ha explorado el uso de AlphaFold para modelar la estructura de la fosfoproteína 1 inducible por estrés (STIP1), explorando su papel como factor neuroprotector que protege contra la enfermedad de Parkinson. Actualmente, las terapias que tratan el Parkinson tienden a centrarse en el alivio sintomático. No hay agentes neuroprotectores aprobados para disminuir la tasa de neurodegeneración asociada con la enfermedad. Los investigadores involucrados en el proyecto estaban afiliados a la Escuela de Medicina Duke-NUS, el Hospital General de Singapur, A*STAR, el Hospital Tan Tock Seng, la Universidad Nacional de Singapur y la Universidad Médica del Sur de Guangdong.

PUBLICACIONES MAS VISTAS

Los 15 mejores inventos hechos por italianos

10 cosas que tus ojos te agradecerán

Los mejores inventos para el hogar que se pueden comprar hoy mismo

Lo que necesitas saber sobre el jengibre

El primer televisor inalámbrico del mundo

Los mejores inventos hechos por Thomas Edison

El nuevo Flex Hybrid OLED de Samsung, tecnologia nueva para el 2024

Los grandes 20 inventos más importantes de la antigua China

Arritmias: cómo se producen y cómo se tratan

Los inventos más importantes creados por latinoamericanos