Cientistas do NPL, trabalhando em colaboração com especialistas em IA da IBM e do Centro Hartree do Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia (STFC), estão aplicando os princípios da engenharia de precisão de sistemas biológicos para permitir o design de partículas artificiais semelhantes a vírus, capazes de encapsular genes.

Essas partículas, conhecidas como vírions, podem ser usadas para entregar material genético desejado em células com amplas aplicações, incluindo terapia genética e biologia de engenharia. Entregar medicamentos especificamente no local de ação necessário representa desafios substanciais e é essencial para o desenvolvimento de medicamentos , onde os cientistas buscam permitir um efeito terapêutico desejado sem causar efeitos colaterais negativos. Este trabalho tem o potencial de contribuir com soluções para esse desafio.

O novo estudo, publicado na ACS Nano , aborda desafios específicos no design de vírions usando abordagens que não são observadas na biologia de vírus.

A abordagem usa aminoácidos naturais —os blocos de construção das proteínas. Especificamente, os vírions são formados a partir de (L-aminoácidos) que se montam alternadamente com seus reflexos de espelho, conhecidos como D-aminoácidos, que se montam para criar conchas semelhantes a vírus que podem ser projetadas para envolver ácidos nucleicos de tamanhos diferentes.

O trabalho terá uma ampla gama de aplicações, mas atualmente está sendo explorado mais notavelmente em aplicações como medicina personalizada e terapia genética. Cascas de vírions sintéticos alternativos também demonstraram ter atividade antimicrobiana , fornecendo o potencial para o desenvolvimento de uma nova classe de alternativas de antibióticos.

O estudo fornece um excelente exemplo de design biológico preditivo que faz uso de modelos de IA capazes de dar suporte à previsão tanto do número de moléculas necessárias para formar cada vírion quanto da quantidade de ácido nucleico capturado em cada vírion.