DNA progettato dall’IA controlla i geni nelle cellule sane dei mammiferi

Roma –  Per la prima volta, molecole di DNA progettate da intelligenza artificiale sono riuscite a controllare l’espressione genica in cellule sane di mammifero. Lo rivela uno studio condotto da una squadra di ricerca del Centre for Genomic Regulation, CRG, pubblicato oggi su Cell. Lo studio segna una svolta nella biologia sintetica: ha sviluppato un modello di IA in grado di “immaginare” sequenze regolatrici di DNA mai viste in natura, su richiesta e con criteri personalizzati. Questo consente, ad esempio, di attivare un gene solo in specifici tipi cellulari, come le cellule staminali destinate a diventare globuli rossi, ma non piastrine. Il modello predice quali combinazioni di basi (A, T, C, G) siano necessarie per ottenere il pattern di espressione desiderato. I ricercatori sintetizzano quindi questi frammenti di DNA, circa 250 basi, li inseriscono in vettori virali e li somministrano alle cellule. Come prova di principio, l’IA ha progettato sequenze che attivano un gene reporter fluorescente in cellule del sangue di topo: i risultati hanno confermato la precisione del controllo genico. “È come scrivere un software per la biologia, impartendo istruzioni a una cellula con una precisione senza precedenti”, ha affermato Robert Frömel, del gruppo di ricerca di Lars Velten presso il Centro di Regolazione Genomica. Lo studio apre nuove prospettive per le terapie geniche: sarà possibile potenziare o silenziare geni solo nei tessuti bersaglio, ottimizzando l’efficacia e riducendo gli effetti collaterali. Gli enhancer sintetici generati dall’IA rappresentano una nuova classe di “interruttori” ultraselettivi, non vincolati ai limiti imposti dall’evoluzione naturale. Il lavoro, durato cinque anni, ha portato alla sintesi di oltre 64.000 enhancer, testati in sette fasi dello sviluppo delle cellule del sangue di topo. I dati raccolti hanno permesso di addestrare il modello di IA, che ora è in grado di prevedere nuovi design di enhancer con funzioni on/off mai osservate prima in natura. Lo studio rappresenta una pietra miliare per la biologia generativa, dimostrando che l’intelligenza artificiale può progettare circuiti genetici con una precisione e una versatilità finora inimmaginabili, e getta le basi per terapie geniche più sicure e personalizzate.(30Science.com)