Pesquisadores desenvolveram uma plataforma terapêutica inovadora imitando as estruturas intrincadas de vírus usando inteligência artificial (IA). Sua pesquisa pioneira foi publicada na Nature em 18 de dezembro.

Os vírus são projetados exclusivamente para encapsular material genético dentro de conchas esféricas de proteínas , permitindo que eles se repliquem e invadam células hospedeiras, frequentemente causando doenças. Inspirados por essas estruturas complexas, pesquisadores têm explorado proteínas artificiais modeladas a partir de vírus.

Essas "nanocages" imitam o comportamento viral, entregando efetivamente genes terapêuticos para células-alvo. No entanto, as nanocages existentes enfrentam desafios significativos: seu pequeno tamanho restringe a quantidade de material genético que podem carregar, e seus designs simples não conseguem replicar a multifuncionalidade das proteínas virais naturais.

Para abordar essas limitações, a equipe de pesquisa usou design computacional orientado por IA . Embora a maioria dos vírus exiba estruturas simétricas, eles também apresentam assimetrias sutis. Aproveitando a IA, a equipe recriou essas características diferenciadas e projetou com sucesso nanocages em formas tetraédricas, octaédricas e icosaédricas pela primeira vez.

As nanoestruturas resultantes são compostas por quatro tipos de proteínas artificiais, formando arquiteturas intrincadas com seis interfaces distintas de proteína-proteína. Entre elas, a estrutura icosaédrica, medindo até 75 nanômetros de diâmetro, se destaca por sua capacidade de reter três vezes mais material genético do que vetores convencionais de entrega de genes, como vírus adeno-associados (AAV), marcando um avanço significativo na terapia genética .

A microscopia eletrônica confirmou que as nanocages projetadas por IA alcançaram estruturas simétricas precisas, conforme pretendido. Experimentos funcionais demonstraram ainda mais sua capacidade de efetivamente entregar cargas terapêuticas para células-alvo, abrindo caminho para aplicações médicas práticas.

Para este estudo, o Professor Lee colaborou com o Professor David Baker, ganhador do Prêmio Nobel de Química de 2024, da Universidade de Washington. O Professor Lee trabalhou anteriormente como pesquisador de pós-doutorado no laboratório do Professor Baker por quase três anos, de fevereiro de 2021 até o final de 2023, antes de ingressar no Departamento de Engenharia Química do POSTECH em janeiro de 2024.