Dimitrije Ivančić (coprimer autor del artículo), Avencia Sánchez-Mejías (CEO de Integra Therapeutics), Alejandro Agudelo (coprimer autor del artículo) y Marc Güell (investigador ICREA y CSO de Integra).
Reescribir la terapia genética: el ChatGPT entrenado con secuencias de proteínas que lucha contra el cáncer
Integra Therapeutics, en colaboración de la Universidad Pompeu Fabra y el Centro de Regulación Genómica de Barcelona, desarrolla una IA generativa más eficiente que la naturaleza diseñando proteínas para editar el genoma.
El trabajo, pionero en todo el mundo y publicado hoy en la revista 'Nature Biotechnology', mejorará las herramientas de edición genética para avanzar en terapias contra enfermedades oncológicas y raras.
Más información: Más allá de la terapia genética: así se 'reescriben' los genes para brindar una esperanza a enfermedades incurables
Transferencia de conocimiento, impacto real de la tecnología en la vida de las personas, icono de liderazgo femenino en deep science y, desde este 2 de octubre, pionera en reescritura de la terapia genética a escala global.
Es la carta de presentación de Integra Therapeutics, la startup deeptech española capitaneada por la Dra. Avencia Sánchez-Mejías que hoy aparece en la prestigiosa revista Nature Biotechnology con su último hallazgo, todo un hito en su nicho y un avance sin precedentes en la lucha contra las enfermedades oncológicas y raras.
Investigadores de Integra Therapeutics, en colaboración con el Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida (MELIS) de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) y el Centro de Regulación Genómica (CRG), han diseñado y validado en el laboratorio nuevas proteínas sintéticas capaces de editar el genoma humano con más eficiencia que las proteínas proporcionadas por la naturaleza.
Este trabajo, pionero en todo el mundo, será de gran utilidad para mejorar las herramientas de edición genética actuales que se utilizan en la investigación biotecnológica y en la medicina personalizada a través del desarrollo de terapias celulares (CAR-T) y génicas.
DISRUPTORES - EL ESPAÑOL conversa con la emprendedora e investigadora en un momento clave para la startup que, en apenas cinco años de actividad, se ha abierto un hueco en un mercado altamente especializado y competitivo.
Cabe recordar que la biotecnológica se creó a finales de 2020 -su primera ronda e inicios de actividad llegaron un año después- con el propósito de transferir una tecnología de última generación de escritura de genes (gene writing) desarrollada en el laboratorio del doctor Marc Güell en la Universidad Pompeu Fabra (UPF) de Barcelona. El objetivo era ayudar a solucionar las limitaciones de la terapia genética. Este 2 de octubre pueden sostener que están en la senda correcta.
"Sólo una empresa de Estados Unidos que trabajaba también con editores genéticos ha logrado igualar con su inteligencia artificial las proteínas proporcionadas por la naturaleza. Nosotros hemos sido los primeros en desarrollar una proteína con IA que las supera", relata con orgullo a esta redacción.
"Sólo una empresa de EEUU que trabaja también con editores genéticos ha logrado igualar con su IA las proteínas proporcionadas por la naturaleza. Nosotros hemos desarrollado una proteína con IA que las supera"
Este acontecimiento científico coincide en el tiempo con otro hecho no menos relevante para el futuro de su tecnología: el respaldo del mundo del capital. Integra Therapeutics acaba de cerrar una ronda de financiación de 10,7 millones de euros que permitirá seguir desarrollando su puntera plataforma de edición genética.
"Estamos muy satisfechos porque la parte científico-técnica y la financiación nos han coincidido en el tiempo, podemos avanzar nuestra plataforma y eso es algo que no se da habitualmente en deeptech", añade Sánchez-Mejías.
Un ChatGPT entrenado con secuencias de proteínas
Su hallazgo constituye un caso paradigmático de IA generativa aterrizada en el mundo de la ciencia y la investigación de acuerdo con un proyecto bien definido y desarrollado. No se trata de implementar esta tecnología tan disruptiva y transformadora por modas o por seguir la tendencia del momento, sino para lograr un verdadero valor añadido.
"En lugar de entrenar los modelos de lenguaje con letras, nosotros hemos desarrollado el nuevo editor con la IA generativa entrenando los modelos, como si fuera una especie de ChatGPT, con secuencias de proteínas y lo hemos validado en laboratorio", describe de forma muy gráfica la CEO de la compañía. La investigadora matiza que uno de los modelos utilizados fue desarrollado por la colaboradora del CRG, para otras aplicaciones, aunque no ha sido el único que ha empleado por Integra Therapeutics.
Tras la publicación en Nature Biotechnology, ahondamos en el valor científico-técnico del hallazgo. Según explican desde Integra Therapeutics en un comunicado, la capacidad de insertar grandes secuencias de ADN en genomas de forma específica y segura ha supuesto una revolución en la investigación y el desarrollo de terapias avanzadas en los últimos años.
Entre los sistemas más prometedores se encuentran las transposasas, como la PiggyBac, que actúan como copia y pega de ADN para introducir genes terapéuticos en las células del paciente. Sin embargo, su potencial ha estado limitado por la escasa diversidad de transposasas conocidas y su falta de precisión.
Exploración de la biodiversidad
Los investigadores utilizaron una metodología de bioprospección computacional para examinar más de 31.000 genomas eucariotas y descubrieron más de 13.000 nuevas secuencias PiggyBac hasta ahora desconocidas.
Después de realizar la validación experimental en células humanas en cultivo, se identificaron 10 transposasas activas, "lo cual demuestra que existe una gran diversidad funcional que aún no ha sido explorada", explican las mismas fuentes.
Dos de estas transposasas mostraron una actividad comparable a la de versiones optimizadas para laboratorio y uso en pacientes, y una de ellas exhibió una alta actividad en células T primarias humanas, un tipo celular crucial para terapias oncológicas.
En una segunda fase, los investigadores fueron más allá de la naturaleza y utilizaron un modelo de lenguaje de proteínas (pLLM), una forma de inteligencia artificial generativa. Entrenaron el modelo con las 13.000 secuencias PiggyBac descubiertas para generar secuencias completamente nuevas con actividades mejoradas.
Este enfoque no solo optimizó una de las transposasas existentes, sino que también demostró que las variantes diseñadas por la IA son compatibles con tecnologías avanzadas de edición genética como la plataforma FiCAT de Integra Therapeutics.
"Por primera vez hemos utilizado la IA generativa para crear piezas sintéticas y expandir la naturaleza. De la misma manera que se puede utilizar el poder cognitivo del ChatGPT para escribir un poema, hemos utilizado los modelos de lenguaje extensos basados en proteínas para generar nuevos elementos que cumplen con los principios físico-químicos de los genes", explica en el comunicado el Dr. Marc Güell, investigador ICREA en el MELIS-UPF donde dirige el Laboratorio de Biología Sintética Translacional y director científico de Integra Therapeutics.
"Estos modelos de IA se entrenan con todas las secuencias de proteínas conocidas en la Tierra y aprenden un lenguaje interno o gramática de las proteínas. A partir de ello, son capaces de hablar este lenguaje a la perfección, generando proteínas completamente nuevas que mantienen sentido estructural y funcional", concluye la Dra. Noelia Ferruz, que dirige el Grupo de Diseño de Proteínas con IA en el CRG.
