A new gene-editing tool could revolutionize treatment of DNA-driven diseases
An artificial intelligence program can more precisely control the use of “zinc fingers” to edit DNA sequences
Researchers say zinc fingers could theoretically outperform current gene editing technologies like CRISPR
JUEVES, 26 de enero de 2023 (HealthDay News) -- Los "dedos de zinc" podrían sonar como el nombre de la peor barra de chocolate del mundo, pero estas proteínas humanas quizá resulten clave para tratar a las enfermedades complejas de origen genético.
Un nuevo programa de inteligencia artificial está a punto de permitir la producción sencilla de los dedos de zinc, según una investigación codirigida por la Facultad de Medicina Grossman de la NYU y la Universidad de Toronto, en Canadá.
Los dedos de zinc son unas proteínas adaptables que pueden orientar a la reparación del ADN, al dirigir las enzimas para que eliminen los segmentos defectuosos del código de ADN de una persona, señalaron los investigadores. También se pueden usar para personalizar la actividad de un gen.
Pero trabajar con las proteínas es difícil, porque forman unos vínculos complejos con el ADN. Los investigadores deben ser capaces de saber cómo cada dedo de zinc interactúa con su vecino para cada cambio genético deseado, entre incontables combinaciones posibles.
Para resolverlo, los investigadores crearon ZFDesign, una inteligencia artificial (IA) que usa una base de datos de casi 50 mil millones de interacciones posibles entre los dedos de zinc y el ADN, para ayudar a modelar y diseñar las ediciones genéticas.
"Nuestro programa puede identificar la agrupación correcta de los dedos de zinc para cualquier modificación, haciendo que este tipo de edición genética sea más rápida que nunca antes", aseguró en un comunicado de prensa de la NYU el autor principal, David Ichikawa, antiguo estudiante de postgrado de Langone Health de la NYU, en la ciudad de Nueva York.
Esta tecnología podría acelerar el desarrollo de las terapias genéticas para enfermedades como la fibrosis quística, la enfermedad de Tay-Sachs y la anemia drepanocítica, todas las cuales son provocadas por errores en el orden de las letras del ADN que codifican las instrucciones para todas las células humanas, observaron los investigadores.
Afirmaron que la edición de los dedos de zinc ofrece una alternativa potencialmente más segura para CRISPR, la herramienta de edición genética que ganó el premio Nobel, que se usa para propósitos que abarcan desde encontrar nuevas formas para eliminar el cáncer hasta el diseño de unas cosechas más nutritivas.
Los dedos de zinc se derivan por completo de los humanos, pero CRISPR depende de proteínas bacterianas para interactuar con el código genético. Estas proteínas podrían activar al sistema inmunitario humano, que las identificaría como foráneas al cuerpo y las atacaría como si fueran una infección típica.
Las herramientas de dedos de zinc son más pequeñas, y podrían proveer unas técnicas de terapia genética más flexibles, en comparación con CRISPR, añadieron los investigadores.
"Al acelerar el diseño de los dedos de zinc, junto con su tamaño más pequeño, nuestro sistema prepara el camino para usar estas proteínas para controlar múltiples genes a la vez", comentó el autor sénior, Marcus Noyes, profesor asistente de bioquímica y farmacología molecular de la Facultad de Medicina Grossman de la NYU, en la ciudad de Nueva York.
"En el futuro, este método podría ayudar a corregir enfermedades que tienen múltiples causas genéticas, por ejemplo la enfermedad cardiaca, la obesidad y muchos casos de autismo", planteó en el comunicado.
Pero Noyes advirtió que todavía es difícil controlar a los dedos de zinc. No siempre son específicos de un solo gen, de forma que algunas combinaciones pueden conducir a cambios accidentales en el código genético, más allá del objetivo deseado.
Debido a esto, el equipo planifica ahora refinar el programa de IA para que cree unas agrupaciones más precisas de dedos de zinc que solo provoquen la edición genética deseada, añadió Noyes.
Un informe sobre ZFDesign se publicó en la edición en línea del 26 de enero de la revista Nature Biotechnology.
Más información
La Facultad de Medicina de la Universidad de Harvard ofrece más información sobre los dedos de zinc.
Artículo por HealthDay, traducido por HolaDoctor.com
FUENTE: NYU Grossman School of Medicine, news release, Jan. 26, 2023
Treatments for gene-driven diseases like cystic fibrosis, Tay-Sachs disease and sickle cell anemia could become easier to craft with new zinc finger technology.
