Pragul unei noi ere medicale tocmai a fost trecut. O lume în care un diagnostic de cancer poate sosi înainte ca prima celulă malignă să se dividă, iar bolile genetice sunt șterse din codul nostru biologic, nu doar tratate, nu mai aparține domeniului science-fiction. Este promisiunea concretă a unei noi frontiere științifice, o tehnologie care funcționează ca un motor de evoluție pe repede-înainte.
Iată ce veți descoperi citind acest articol:
- Evoluția dirijată amintește în mod straniu de inteligența artificială, prin modul în care generează și evoluează molecule până când ajunge la cea mai bună soluție posibilă;
- Cercetătorii au făcut o nouă descoperire în această biotehnologie, creând proteine îmbunătățite pentru celulele mamiferelor, prin evoluția proteinelor din celule virale modificate;
- Utilizările viitoare ale evoluției dirijate includ proteine care tolerează mai bine anumite tratamente medicale și chiar anticorpi care sunt reglați pentru a detecta cancerul mai devreme ca niciodată.
Un motor de evoluție în celulele noastre
În centrul acestei revoluții se află PROTEUS (PROTein Evolution Using Selection), un sistem ingenios care accelerează procesele evolutive naturale cu ani, sau chiar decenii. Dezvoltat de biologul molecular Christopher Denes și echipa sa de la Universitatea din Sydney, PROTEUS transpune un concept premiat cu Nobel într-un teritoriu complet nou: interiorul complex al celulelor de mamifere.
Conceptul de „evoluție dirijată”, pentru care a fost acordat Premiul Nobel pentru Chimie în 2018, funcționează într-un mod similar cu inteligența artificială generativă. Oamenii de știință creează milioane de variante (mutanți) ale unei proteine, le testează performanța și selectează doar cele mai bune versiuni. Aceste versiuni de elită devin apoi punctul de plecare pentru o nouă rundă de mutații și selecție, repetând ciclul până când se obține o moleculă cu funcționalitatea perfectă pentru un anumit scop.
De la bacterii la om: codul sursă al vieții
Până acum, această tehnică era aplicată în principal pe organisme simple, precum bacteriile. A o folosi direct în celulele umane sau de mamifere era o provocare imensă. Complexitatea acestor celule și rețelele lor delicate de semnalizare făceau ca genomul lor să devină instabil și să se degradeze pe parcursul rundelor repetate de evoluție forțată.
Aici intervine geniul echipei lui Denes. Soluția lor, descrisă în detaliu în studiul publicat în Nature Communications, a fost să mute procesul evolutiv într-un „vehicul” extern: un genom viral modificat. Cercetătorii au creat o himeră, folosind învelișul unui virus și genomul altuia, pentru a transporta și evolua proteina de interes în afara genomului celulei gazdă.
„[PROTEUS] utilizează vezicule chimere asemănătoare virusurilor (VLV) pentru a permite campanii extinse de evoluție dirijată a mamiferelor fără pierderea integrității sistemului,” explică Denes. Sistemul permite celulelor să „testeze” simultan nenumărate soluții proteice, într-un proces darwinian accelerat, unde doar cele mai eficiente supraviețuiesc și domină.
O nouă eră pentru medicină
Implicațiile sunt amețitoare. Prin optimizarea proteinelor direct în contextul celulelor umane, PROTEUS deschide ușa către terapii personalizate radicale. Pacienții ar putea tolera mult mai bine tratamente medicale agresive, deoarece proteinele lor ar fi „antrenate” să le proceseze eficient.
Mai mult, tehnologia poate crea nanocorpuri – fragmente minuscule de anticorpi – specializate în detectarea celor mai subtile semne de deteriorare a ADN-ului, un indicator timpuriu al cancerului. Un diagnostic pus înainte ca boala să se instaleze ar putea rescrie fundamental ratele de supraviețuire. În combinație cu tehnologii precum CRISPR, ar putea duce la o editare genetică de o precizie nemaiîntâlnită.
Suntem la începutul unei călătorii. PROTEUS este o nouă frontieră, un instrument care va continua el însuși să evolueze. Dar, oferindu-ne puterea de a accelera și direcționa procesul fundamental al vieții, ne pune în față o întrebare profundă: acum că putem rescrie codul sursă al vieții, nu mai este vorba despre dacă putem, ci despre unde ar trebui să trasăm linia?
