Les proteïnes són macromolècules encarregades de desenvolupar moltes funcions essencials en el nostre cos. Estan fetes d’aminoàcids organitzats en cadena. Segons com es combinin aquests aminoàcids –n’hi ha una vintena–, queda determinada la missió de la proteïna. La formació i regeneració de teixit, quant a estructura i funció, així com les dels òrgans, depenen de les proteïnes. Aquestes intervenen en gairebé tots els processos en els quals actuen les cèl·lules.
Les proteïnes participen en els processos físics i químics que succeeixen a dins de les cèl·lules per a transformar els nutrients en l’energia que necessita el nostre cos per tal que tot hi funcioni bé. I transporten l’oxigen i els anticossos, que ve a ser l’exèrcit del nostre cos en la detecció i lluita contra els antígens.
És justament aquesta última missió la que enfoca el projecte posat en marxa que es proposa dissenyar i produir amb intel·ligència artificial (IA) partícules virals de nova generació per aplicar en teràpies avançades, com la teràpia cel·lular utilitzada en el tractament de malalties complexes o de mal pronòstic.
Una d’aquestes teràpies cel·lulars és el tractament per CAR-T, amb el qual ja es poden tractar múltiples càncers i malalties rares com l’anèmia familiar per deficiència del piruvat quinasa. Consisteix a extreure cèl·lules dels pacients per a modificar-les al laboratori, de manera que en tornar-les al cos facin correctament la funció que no podien fer abans a causa de la malaltia.
Ara es vol anar més enllà i crear les proteïnes necessàries directament a fora del pacient, i introduir-les-hi després. Aquest és el propòsit de l’equip d’investigadors que executarà durant els pròxims quatre anys el projecte de creació de proteïnes amb IA, sota el paraigua d’un consorci publico-privat, format per membres del Departament de Medicina i Ciències de la Vida de la Universitat Pompeu Fabra (UPF), l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB-CSIC) i el Centro de Investigaciones Energéticas, Mediambientales y Tecnológicas (CIEMAT). També hi participa l’empresa VIVEbiotech, i les companyies catalanes Integra Therapeutics i i OneChain Immunotherapeutics. La primera és una firma biotecnològica que crea eines d’escriptura genètica d’última generació per a millorar la seguretat i eficàcia de les teràpies avançades. Va ser fundada el 2020, derivada de la Universitat Pompeu Fabra (UPF), i té la seu al Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona (PRBB). La segona va ser creada el juny de 2020 per l’Institut de Recerca contra la Leucèmia Josep Carreras, ICREA i el Dr. Pablo Menéndez.
El director Científic de OneChain Immunotherapeutics, el Dr. Víctor Manuel Díaz, explica que, amb l’avanç que proposen, “la teràpia CAR-T podrà dur-se a terme directament dins del pacient, administrant-li aquests nous vectors virals, la qual cosa representa importants avantatges respecte a la manufactura ex vivo en estalvi de temps i cost i també en comoditat per al pacient, que ja no haurà de sotmetre’s a l’afèresi, és a dir, a l’extracció de les seves cèl·lules”.
Aquest projecte és un dels quaranta que el Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats, en col·laboració amb el Centre per al Desenvolupament Tecnològic i d’Innovació (CDTI), han triat perquè enfoquen un repte prioritari per a la societat i l’economia, i el finançaran amb 3,8 milions d’euros (d’un pressupost total de 186,5 milions d’euros per als 40 projectes seleccionats). Es durà a terme entre aquest 2024 i el 2027, en el marc del programa TransMisiones, un nou model de col·laboració publico-privada, impulsat pel Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats, per a millorar l’impacte de l’R+D+I en la societat i orientar la recerca a reptes prioritaris.
El nou programa construeix els ponts entre els centres de recerca i les empreses i impulsa una major coordinació entre les convocatòries de les diferents agències finançadores de l’R+D (CDTI, AEI i ISCIII).
L’ajuda de la IA
Tal com explica la Dra. Avencia Sánchez-Mejías, CEO i cofundadora d’Integra Therapeutics, “els algorismes de IA que s’utilitzen per al processament de textos, per exemple amb ChatGTP, també es poden aplicar en biologia”. La doctora explica que l’eina que crearan “permetrà dissenyar noves seqüències d’ADN i noves funcions de proteïnes que abans no eren factibles, i obtenir més ràpidament un producte terapèutic universal per a una malaltia específica”.
“Mitjançant l’aplicació de la IA amb tècniques d’evolució dirigida, optimitzarem l’eficiència i precisió del procés d’identificació, adreça i lliurament de les noves partícules virals a cèl·lules concretes de l’organisme del pacient perquè actuïn, únicament, en aquelles cèl·lules que necessiten ser tractades” detalla el Dr. Marc Güell, que dirigeix el Laboratori de Biologia Sintètica Translacional a la UPF.
Per part seva, el grup d’intel·ligència artificial per al Disseny de Proteïnes de la Dra. Noelia Ferruz a l’IBMB-CSIC se centrarà en la implementació de models de llenguatge per a la generació de proteïnes amb propietats a la carta. “Aquests models milloraran retroalimentant-se amb els resultats assolits per la resta de membres del consorci, aconseguint cada vegada eficiències més elevades” ha comentat Ferruz.
“La generació de vectors eficaços per a la modificació genètica de cèl·lules mare hematopoètiques ens permetrà abordar un nombre important de malalties rares, sense una cura eficaç avui dia, i que són devastadores per als pacients afectats i tot el seu entorn familiar i social” comenta el Dr. José-Carlos Segòvia, cap de la Divisió de Tecnologia Cel·lular en el CIEMAT.
Encara que aquest projecte es focalitzarà a fer més segures i eficients les immunoteràpies que s’usen per a tractar càncers i l’edició de cèl·lules mare hematopoètiques, que permetrà tractar malalties rares com les anèmies familiars hereditàries, en un futur, aquesta tècnica es podria aplicar per al tractament de malalties autoimmunes i l’envelliment.
