Com o uso da inteligência artificial, cientistas descobriram como ativar ou suprimir genes em diferentes tipos de células. A descoberta abre novas portas para ciência ao possibilitar o controle de quando e onde os genes são expressos no corpo, algo que antes não podia ser feito de maneira tão específica.
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Esse avanço representa a hipótese futura de médicos e cientistas editarem o DNA humano de maneira mais eficiente, tratando ou interrompendo doenças hereditárias.
A pesquisa contou com participação de cientistas do The Jackson Laboratory (JAX), do MIT, de Yale e de Harvard; e foi divulgada na quarta-feira (23) na revista científica Nature.
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A tecnologia foi usada para projetar milhares de estruturas que atuam como “interruptores do DNA”, chamados elementos cis-regulatórios (CREs), controlando a ativação ou repressão precisa de genes em tecidos específicos.
Até então, tecnologias de edição genética possibilitavam a alteração dos genes, mas de maneira generalizada dentro do organismo. Isso porque os CREs existem aos milhares e cada um deles é diferente, tornando extremamente difícil e lenta a tarefa de ativá-los ou desativá-los individualmente.
Os pesquisadores, então, treinaram uma inteligência artificial (IA) de aprendizado profundo com milhares de sequências de DNA do genoma humano. Assim, o modelo de IA, chamado de plataforma chamada CODA (Otimização Computacional da Atividade do DNA), foi capaz de descobrir padrões que os humanos não conseguiriam identificar facilmente, acelerando o processo.
Para testar a eficácia da descoberta, eles submeteram peixes-zebra e camundongos a várias das sequências sintéticas de CRE. Em um deles, o CRE foi capaz de ativar uma proteína fluorescente somente em fígados de peixes-zebra em desenvolvimento.
Como os CREs atuam no organismo
Os CREs são sequências de DNA que regulam o modo como as células se desenvolvem. Isso porque todas as células do organismo têm os mesmos genes, mas os genes, por sua vez, não são necessários em todas as células.
Na prática, CREs ajudam a garantir que os genes necessários no cérebro não sejam usados pelas células da pele, por exemplo, ou que os genes necessários durante o desenvolvimento inicial não sejam ativados em adultos
IA e genoma humano
A IA foi treinada para, em humanos, identificar e atuar em três tipos de células: sangue, fígado e cérebro. O modelo permitiu que os pesquisadores previssem a atividade para qualquer sequência a partir do número quase infinito de combinações possíveis.
Ao analisar essas previsões, foram descobertos os novos padrões do DNA, viabilizando a atuação dos CREs de maneira direcionada.
“Este trabalho, em conjunto com outros estudos recentes, demonstra que modelos de aprendizado de máquina são capazes de escrever código regulatório transcricional adaptado a diversos propósitos, estabelecendo uma estrutura que pode servir como um catalisador valioso para melhorar a especificidade de terapias genéticas”, escreveram os autores da pesquisa.
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