Точная инженерия позволяет создавать вирусоподобные частицы для доставки генетического материала в клетки

Ученые из NPL совместно со специалистами по ИИ из IBM и центра Hartree STFC применяют принципы точной инженерии биологических систем для проектирования искусственных вирусоподобных частиц, способных упаковывать гены.

Такие частицы, называемые вирионами, можно использовать для доставки нужного генетического материала в клетки. Это имеет широкий спектр применений, включая генную терапию и инженерную биологию. Целенаправленная доставка препаратов к месту действия — сложная задача, ключевая для разработки лекарств, где необходимо достичь терапевтического эффекта без побочных действий. Данная работа может предложить решения этой проблемы.

Новое исследование, опубликованное в ACS Nano, решает конкретные задачи в дизайне вирионов, используя подходы, не встречающиеся в биологии вирусов.

В основе метода — использование природных аминокислот, строительных блоков белков. В частности, вирионы формируются из L-аминокислот, которые собираются попеременно со своими зеркальными отражениями — D-аминокислотами. Такая сборка создает вирусоподобные оболочки, которые можно спроектировать для упаковки нуклеиновых кислот разного размера.

Работа найдет широкое применение, но сейчас наиболее активно используется в персонализированной медицине и генной терапии. Альтернативные синтетические оболочки вирионов также показали антимикробную активность, что открывает потенциал для создания нового класса альтернатив антибиотикам.

Исследование — отличный пример предсказательного биологического дизайна с использованием моделей ИИ. Они помогают предсказать как количество молекул, необходимое для сборки каждого вириона, так и объем нуклеиновой кислоты, захватываемой внутри него.