L'IA adapte l'ADN artificiel pour le développement de futurs médicaments
Des molécules d'ADN fabriquées sur commande : "Ce qui prendrait autrement des années est maintenant réduit à des semaines ou des jours".
Avec l'aide de l'intelligence artificielle, des chercheurs de l'université de technologie de Chalmers, en Suède, ont réussi à concevoir un ADN synthétique qui contrôle la production de protéines par les cellules. Cette technologie peut contribuer au développement et à la production de vaccins, de médicaments contre des maladies graves, ainsi que de protéines alimentaires alternatives, beaucoup plus rapidement et à des coûts nettement inférieurs à ceux d'aujourd'hui.
ADN et IA
Chalmers University of Technology | Yen Strandqvist
La façon dont nos gènes sont exprimés est un processus fondamental pour la fonctionnalité des cellules de tous les organismes vivants. En termes simples, le code génétique de l'ADN est transcrit en une molécule, l'ARN messager (ARNm), qui indique à l'usine de la cellule quelle protéine produire et en quelle quantité.
Les chercheurs ont déployé beaucoup d'efforts pour tenter de contrôler l'expression des gènes car cela peut, entre autres, contribuer à la mise au point de médicaments à base de protéines. Un exemple récent est le vaccin à ARNm contre le Covid-19, qui a demandé aux cellules de l'organisme de produire la même protéine que celle présente à la surface du coronavirus. Le système immunitaire de l'organisme pouvait alors apprendre à former des anticorps contre le virus. De même, il est possible d'apprendre au système immunitaire de l'organisme à vaincre les cellules cancéreuses ou d'autres maladies complexes si l'on comprend le code génétique qui sous-tend la production de protéines spécifiques.
La plupart des nouveaux médicaments actuels sont à base de protéines, mais les techniques pour les produire sont à la fois coûteuses et lentes, car il est difficile de contrôler la façon dont l'ADN est exprimé. L'année dernière, un groupe de recherche de Chalmers, dirigé par Aleksej Zelezniak, professeur associé de biologie des systèmes, a franchi une étape importante dans la compréhension et le contrôle de la quantité de protéine produite à partir d'une certaine séquence d'ADN.
Il s'agissait d'abord d'être capable de "lire" complètement les instructions de la molécule d'ADN. Aujourd'hui, nous avons réussi à concevoir notre propre ADN qui contient les instructions exactes permettant de contrôler la quantité d'une protéine spécifique", explique Aleksej Zelezniak à propos de la dernière avancée importante du groupe de recherche.
Des molécules d'ADN sur mesure
Le principe de cette nouvelle méthode est similaire à celui qui permet à une IA de générer des visages qui ressemblent à des personnes réelles. En apprenant à quoi ressemble une large sélection de visages, l'IA peut ensuite créer des visages complètement nouveaux mais d'apparence naturelle. Il est alors facile de modifier un visage en lui donnant, par exemple, l'air plus âgé ou une autre coiffure. En revanche, programmer un visage crédible à partir de zéro, sans recourir à l'IA, aurait été beaucoup plus difficile et aurait pris beaucoup de temps. De même, l'IA des chercheurs a appris la structure et le code réglementaire de l'ADN. L'IA conçoit ensuite de l'ADN synthétique, dont il est facile de modifier les informations réglementaires dans le sens souhaité de l'expression génétique. En d'autres termes, on indique à l'IA la quantité de gène souhaitée, puis elle "imprime" la séquence d'ADN appropriée.
"L'ADN est une molécule incroyablement longue et complexe. Il est donc extrêmement difficile, sur le plan expérimental, d'y apporter des modifications en la lisant et en la modifiant de manière itérative, puis en la lisant et en la modifiant à nouveau. Il faut ainsi des années de recherche pour trouver quelque chose qui fonctionne. Au lieu de cela, il est beaucoup plus efficace de laisser une IA apprendre les principes de la navigation dans l'ADN. Ce qui prendrait autrement des années est maintenant réduit à quelques semaines ou jours", explique le premier auteur, Jan Zrimec, chercheur associé à l'Institut national de biologie de Slovénie et ancien post-doctorant dans le groupe d'Aleksej Zelezniak.
Les chercheurs ont développé leur méthode dans la levure Saccharomycescerevisiae, dont les cellules ressemblent à celles des mammifères. La prochaine étape consistera à utiliser des cellules humaines. Les chercheurs espèrent que leurs progrès auront un impact sur le développement de nouveaux médicaments et de médicaments existants.
"La mise au point de médicaments à base de protéines pour des maladies complexes ou de protéines alimentaires alternatives durables peut prendre de nombreuses années et s'avérer extrêmement coûteuse. Certains sont si chers qu'il est impossible d'obtenir un retour sur investissement, ce qui les rend non viables économiquement. Grâce à notre technologie, il est possible de développer et de fabriquer des protéines de manière beaucoup plus efficace afin qu'elles puissent être commercialisées", déclare Aleksej Zelezniak.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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