Virus sont les maîtres ingénieurs de la nature, capables de encapsulant et livrer matériel génétique avec une précision remarquable. Ces systèmes naturels sont depuis longtemps une source d’inspiration pour les scientifiques cherchant à révolutionner la thérapie génique. Pourtant, la reproduction de la fonctionnalité complexe des enveloppes protéiques virales, connues sous le nom de capsides– s’est avéré difficile. Artificiel nanocagescalqués sur les virus, ont échoué en raison d’une capacité limitée et d’un manque de complexité.
Désormais, une collaboration entre Professeur Sangmin Lee depuis POSTECH et Professeur David Baker, lauréat du prix Nobel de chimie 2024 de la Université de Washington a transformé ce domaine. Leurs recherches révolutionnaires, publiées dans Nature le 18 décembre, utilise intelligence artificielle (IA) pour imiter et améliorer les structures virales, offrant ainsi une nouvelle frontière en matière d’administration thérapeutique.
La puissance de l’IA pour redéfinir la conception des protéines
Les vecteurs traditionnels de thérapie génique, tels que virus adéno-associés (AAV)sont limités par leur petite capacité de charge génétique. Pour surmonter ce problème, l’équipe de recherche s’est tournée vers Conception informatique basée sur l’IAréinventant les nanocages sous des formes tétraédriques, octaédriques et icosaédriques.
Ce qui se démarque est le nanocage icosaédriqueavec un diamètre de 75 nanomètres et la capacité de contenir trois fois plus de matériel génétique que les AAV. En incorporant des asymétries subtiles trouvées dans les virus naturels, ces nanostructures conçues par l’IA atteignent des niveaux de fonctionnalité auparavant inaccessibles avec les méthodes traditionnelles.
Principales caractéristiques des nanocages conçues par l’IA :
- Géométries : Formes tétraédriques, octaédriques et icosaédriques.
- Taille: Jusqu’à 75 nanomètres de diamètre.
- Capacité: Contient trois fois plus de matériel génétique que les AAV traditionnels.
- Complexité: Comprend six interfaces protéine-protéine distinctes.
- Précision: Symétrie confirmée par microscopie électronique.
La précision rencontre la performance : tester les nanocages
Les nanocages conçues par l’IA ne sont pas seulement efficaces, elles sont aussi transformatrices. La microscopie électronique a validé l’exactitude de ces conceptions et des expériences fonctionnelles ont prouvé leur capacité à délivrer des gènes thérapeutiques directement aux cellules cibles. Cette combinaison de précision et de performance redéfinit ce qui est possible en biotechnologie médicale.
Applications potentielles :
- Thérapie génique pour les maladies génétiques.
- Développement de vaccins de nouvelle génération.
- Administration de médicaments ciblée avec précision.
Ces nanocages multifonctionnelles remettent en question le statu quo, offrant une plateforme pour des percées qui vont au-delà des limites actuelles.
La collaboration à la pointe de l’innovation
Cette réalisation met en évidence la valeur de la collaboration interdisciplinaire. Professeur Leequi a passé près de trois ans à travailler Professeur Baker laboratoire avant de rejoindre POSTECH, a apporté une perspective unique à ce partenariat. Soutenu par le financement du Ministère des Sciences et des TIC de Corée et le Institut médical Howard Hughes (HHMI)la recherche illustre comment la collaboration mondiale peut conduire à des percées scientifiques.
Contributions à la recherche :
| Donateur | Rôle | Institution |
|---|---|---|
| Professeur Sangmin Lee | Leader de la conception informatique basée sur l’IA | POSTECH, Corée du Sud |
| Professeur David Baker | Expertise en conception de protéines | Université de Washington, États-Unis |
| Sources de financement | Soutien financier au projet | Ministère des Sciences et des TIC, HHMI |
Réimaginer l’avenir de la médecine
« Les progrès de l’IA ont ouvert la porte à une nouvelle ère dans laquelle nous pouvons concevoir et assembler des protéines artificielles pour répondre aux besoins de l’humanité », a déclaré Professeur Lee. Ces nanocages conçues par l’IA représentent un pas au-delà de l’imitation de la nature : elles la redéfinissent. Leur potentiel va bien au-delà de la thérapie génique, avec des innovations prometteuses dans vaccins de nouvelle générationl’administration ciblée de médicaments et au-delà.
Cette recherche est plus qu’une étape importante; c’est une déclaration audacieuse qui remet en question la pensée conventionnelle. En tirant parti de la puissance de l’IA, les scientifiques n’apprennent pas seulement de la nature : ils l’améliorent, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle ère de médecine de précision. La question n’est plus de savoir si l’IA peut remodeler la biotechnologie, mais jusqu’où elle peut nous mener.
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