La inteligencia artificial que diseña fármacos desde de cero

Expertos de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill han desarrollado un sistema de inteligencia artificial capaz de diseñar nuevas moléculas farmacológicas desde cero, lo que tiene el potencial de acelerar drasticamente el diseño de candidatos a nuevos fármacos.

El sistema se llama Aprendizaje de refuerzo para la evolución estructural, ReLeaSE por sus siglas en inglés, y es un programa informático ejecutado por dos redes neuronales que pueden considerarse como un maestro y un estudiante. El maestro conoce la sintaxis y las reglas lingüísticas detrás del vocabulario de las estructuras químicas para alrededor de 1,7 millones de moléculas biológicamente activas. Al trabajar con el maestro, el alumno aprende con el tiempo y se vuelve mejor proponiendo moléculas que pueden ser útiles como nuevas medicinas. El estudio se ha publicado en Science Advances.

“Si comparamos este proceso con el aprendizaje de un idioma – explica Alexander Tropsha, líder del estudio, en un comunicado – , el alumno aprende el alfabeto molecular y las reglas del lenguaje, esto le permite crear nuevas palabras o moléculas. Si la nueva molécula es realista y tiene el efecto deseado, el maestro la aprueba. De lo contrario, obliga al alumno a evitar las moléculas malas y crear buenas”.

“Hasta ahora, uno de los métodos más habituales para descubrir nuevos fármacos era la detección virtual – añade el coautor Olexandr Isayev. Un científico que utiliza la detección virtual es como un cliente pidiendo en un restaurante: lo que se puede pedir generalmente está limitado por el menú. Queremos ofrecerles a los científicos un supermercado y un chef personal que puedan crear cualquier plato que deseen”.

El equipo ha utilizado ReLeaSE para generar moléculas con las propiedades que especificaron, como la bioactividad, los perfiles de seguridad, el punto de fusión y la solubilidad en agua. También han diseñado nuevos compuestos con actividad inhibidora contra una enzima asociada con la leucemia.

“La capacidad del algoritmo para diseñar entidades químicas nuevas, y por lo tanto inmediatamente patentables, con actividades biológicas específicas y perfiles de seguridad óptimos debería ser muy atractiva para una industria que constantemente busca nuevos enfoques”,  concluye Tropsha.

Fuente: http://www.quo.es/ciencia/ia-que-disena-farmacos-desde-de-cero

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PASK: la proteína clave para el funcionamiento del hígado

La proteína clave es la PASK y los resultados se acaban de publicar en la revista Scientific Reports. Imagen del Ciberdem de las científicas Carmen Sanz, Verónica Hurtado-Carneiro, Elvira Álvarez y Ana Pérez-García y el científico Enrique Blázquez.

Se trata de la proteína PASK y, según esta investigación, es esencial para el funcionamiento del hígado en respuesta a los estados de ayuno o de alimentación, con el fin de mantener los niveles adecuados de glucosa y lípidos en sangre.

Los resultados se acaban de publicar en la revista Scientific Reports, en un artículo firmado por científicos del Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (Ciberdem) en la Universidad Complutense de Madrid, y liderado por las investigadoras Elvira Álvarez y Carmen Sanz.

Cuando el hígado no responde de una forma lógica a estados de ayuno o alimentación se originan patologías como la obesidad, hígado graso, diabetes o problemas cardiovasculares, detalla el Ciberdem en una nota de prensa.

El hígado es el órgano encargado de mantener el equilibrio metabólico en cualquier momento, tanto si existen nutrientes como si no, como ocurre en períodos de ayuno.

Perfecta coordinación de mecanismos moleculares

Las células del organismo demandan continuamente glucosa para su funcionamiento -es la “comida” que genera energía para las células- y el hígado es el principal órgano responsable de mantener siempre cubiertas las necesidades energéticas del resto del organismo.

Esto lo consigue produciendo glucosa -cuando escasea-, almacenándola en forma de glucógeno o produciendo grasa (lípidos) -cuando existe un exceso de nutrientes-; la generación, almacenamiento o gasto de glucosa y lípidos por el hígado es lo que se denomina “metabolismo hepático”.

Para todo ello, existe una perfecta coordinación de mecanismos moleculares, en los cuales intervienen sensores de glucosa, proteínas que participan en la síntesis o degradación de glucosa o lípidos, y proteínas que controlan la señalización por insulina, entre otros.

Esta investigación se ha hecho en ratones deficientes en PASK y en concreto los científicos observaron que esta proteína regula genes y proteínas claves en la detección de glucosa y altera la señalización de insulina.

Esto afecta la respuesta a los cambios nutricionales que regulan el metabolismo de glucosa y lípidos.

“De esta forma, PASK estaría controlando el metabolismo hepático y la homeostasis de glucosa y lípidos de todo el organismo”, explica Elvira Álvarez.

Contra la obesidad

La nota recuerda que en investigaciones anteriores este grupo ya había descrito que el bloqueo de esta proteína podría contribuir a frenar el desarrollo de obesidad, al demostrar que ratones deficientes en PASK no sólo no desarrollaban obesidad, sino que presentaban mejorada la respuesta a la insulina cuando se les sometía a dietas altas en grasas.

“En este nuevo estudio hemos utilizado una dieta normal y analizamos en más detalle las rutas metabólicas hepáticas en estado “normal”, la respuesta a períodos de ayuno y qué ocurre tras la realimentación, concluye la investigadora.

“Actúan de manera irresponsable”: Parlamento británico pide regular las redes sociales contra “noticias falsas”

Una comisión del Parlamento británico ha pedido “impulsar nuevas leyes” para evitar la difusión en las redes sociales de “noticias falsas” dañinas y la manipulación de datos para influir en los votantes durante procesos electorales.

En un informe difundido este domingo, la comisión de Cultura, Deportes y Medios de Comunicación acusa a las empresas proveedoras como Facebook, Twitter o Google de actuar “de manera irresponsable” en la gestión de los datos de los usuarios e insta a obligarlas a responsabilizarse de los contenidos de sus plataformas.

Entre otras medidas, propone que los sistemas de seguridad de estas compañías sean auditados, obligarlas a tomar medidas contra contenidos fraudulentos o ilegales y que se cree un nuevo tipo de compañía tecnológica que ocupe el espacio entre plataforma y los emisores de los mensajes.

El presidente de la comisión, Damian Collins, dijo que el Reino Unido afronta “nada menos que una crisis de la democracia, basada en la manipulación sistemática de datos para apoyar incesantes mensajes a los ciudadanos, sin su consentimiento, por parte de campañas de desinformación y mensajes de odio”.

“En esta investigación, hemos corrido el velo del mundo de secretismo que rodea a los gigantes tecnológicos, que actúan de manera irresponsable con las grandes cantidades de datos que recogen de sus usuarios”, afirmó. Collins argumentó que, con estas tácticas manipuladoras, “se cambia y modifica” el comportamiento de los ciudadanos.

La comisión critica que algunos directivos de estas empresas, entre ellos Mark Zuckerberg, de Facebook, rechazaran comparecer en su investigación, en la que examinaron, con varios testigos, la posible interferencia de Rusia y la explotación de información personal durante la campaña del referéndum británico sobre la permanencia en la Unión Europea de 2016.

El Gobierno conservador británico dijo que “analizará las recomendaciones de la comisión” y recordó que prevé publicar después del verano una propuesta para hacer más seguras internet y las redes sociales

Fuente: http://www.emol.com/noticias/Tecnologia/2018/07/29/915001/Actuan-de-manera-irresponsable-Parlamento-britanico-pide-regular-las-redes-sociales-contra-noticias-falsas.html

Los embriones artificiales, cada vez más cerca gracias a las células madre

La investigación con células madre es uno de los campos más prometedores de la ciencia. Con cientos de posibilidades, hay varias que comienzan a dar sus frutos, entre ellas la posible creación de embriones artificiales en laboratorio.

Así lo aclara el equipo de la Universidad de Cambridge que ha logrado dar un paso importante hacia la consecución de este objetivo. Con células madre de ratones, han logrado emular el funcionamiento de un embrión real, al menos en las primeras fases de su desarrollo.

El equipo aún está lejos de poder crear y desarrollar estos embriones de forma más prolongada. Para eso es necesario aprender de cómo se relacionan los grupos de tres células madre que actualmente componen el experimento.

Estas células son realmente prometedoras porque permiten ser utilizadas para distintos fines. Digamos que son células “en blanco”, que pueden adaptarse a distintos propósitos para transformarse en tejidos y células de distinta índole. De ahí que se utilicen para recuperar lesiones musculares y de tendones o para desarrollar embriones.

El objetivo de crear embriones artificiales con células madres es ni más ni menos que poder investigar el desarrollo temprano de los mismos. De esta forma, se podría encontrar tratamiento a enfermedades que se desarrollan en esta etapa, antes de que el feto en sí se desarrolle.

Las enfermedades congénitas, responsables de muertes, abortos y pérdida significativa de la calidad de vida, serían así objeto de investigación de forma más detenida.

Ni que decir tiene que este estudio tiene sus implicaciones morales, aunque hay que tener en cuenta que se trata de investigaciones con células no desarrolladas aún, por lo que no hay conflicto moral.

Fuente: https://computerhoy.com/noticias/life/embriones-artificiales-cada-vez-mas-cerca-gracias-celulas-madre-280903

Por primera vez, vemos cómo el ADN basura activa los genes

En rosa la actividad del gen, en verde su posición y en azul la posición del potenciador. Crédito imagen: Hongtao Chen, Princeton University

Un grupo de investigadores de la Universidad de Princeton, liderados por Thomas Gregor, ha logrado videos que muestran cómo las piezas de ADN que alguna vez se consideraron inútiles, el ADN basura, pueden actuar como interruptores de activación y desactivación de genes.

Estas piezas de ADN son parte de más del 90% del material genético que no son genes. Los investigadores ahora saben que el ADN basura, en particular los segmentos conocidos como potenciadores, contiene la mayor parte de la información que puede activar o desactivar los genes. Pero no se comprendía bien cómo encontraban y activaban un gen diana en el complejo entorno del núcleo de una célula.

Las imágenes conseguidas por el equipo de Gregor, permiten ver los potenciadores a medida que encuentran y se conectan a un gen para poner en marcha su actividad. El estudio fue publicado en Nature Genetics.

Este avance puede ayudar en la comprensión del desarrollo, cuando incluso pequeños errores genéticos pueden provocar defectos de nacimiento. El momento de la activación del gen también es importante en el desarrollo de muchas enfermedades, incluido el cáncer.

“La clave para curar tales condiciones – explica Gregor – es nuestra capacidad para elucidar los mecanismos subyacentes. El objetivo es utilizar estas reglas para regular y rediseñar los programas subyacentes al desarrollo y los procesos de ciertas enfermedades”.

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron técnicas de imagen desarrolladas en Princeton para rastrear la posición de un potenciador y su gen objetivo, mientras que simultáneamente monitorean la actividad del gen en embriones de moscas vivas.

El video demuestra que el contacto físico entre el potenciador y el gen es necesario para activar la transcripción, el primer paso para leer las instrucciones genéticas. Los potenciadores permanecen conectados al gen todo el tiempo que está activo. Cuando el potenciador se desconecta, la actividad del gen se detiene.

Fuente: http://www.quo.es/ciencia/primera-vez-vemos-como-el-adn-basura-activa-los-genes

Más cerca de desarrollar una célula artificial

La creación de la primera célula sintética es un reto de la biología actual al que los científicos apenas han conseguido acercarse. Conseguir esto no solo pondría a prueba la ciencia actual, sino que también podría abrir toda una serie de posibilidades, tanto a nivel de conocimiento como de aplicaciones prácticas.

En gran medida, sabemos cómo funcionan los componentes de la célula por separado, pero al ponerlos a funcionar todos a la vez, la complejidad supera nuestro conocimiento actual: son muchos los sistemas que tienen que funcionar a la perfección y estar coordinados.

Una reciente colaboración entre científicos de la Universidad de Delft y el laboratorio de Margarita Salas, en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el CSIC, logró acercarse un paso más. Los expertos lograron que, en un tubo de ensayo, un “minigenoma” exprese las proteínas que lo replican una y otra vez.
Los resultados, publicados en Nature Communications, demuestran la posibilidad de imitar la función de replicación (la duplicación del ADN antes de la división celular), lo que constituye un importante paso en el camino de construir la primera célula sintética.

El laboratorio de Christophe Danelon, se ha centrado en poner en funcionamiento un sistema mínimo in vitro que realice la replicación del ADN.

Por su parte, el de Margarita Salas, ha proporcionado la gran mayoría del conocimiento sobre ese sistema de replicación.

“Pero no solo eso – señalan los autores en el estudio –, sino que se comprobó que, a su vez, los nuevos minigenomas producidos eran perfectamente funcionales y, en presencia de los componentes adecuados, volvían a producir las proteínas de replicación y a ser nuevamente replicados. Además llevamos a cabo este tipo de ciclo tres veces sucesivas, purificando los minigenomas y transfiriéndolos a nuevas reacciones que aportaban todos los componentes necesarios, menos las proteínas de replicación”.

El método permitiría incorporar nuevas funciones, como la producción de membrana, división celular, obtención de energía, metabolismo, etc. También sería posible incluir una suerte de evolución darwiniana, basada en mutaciones y selección de los individuos mejor adaptados.

Fuente: http://www.quo.es/ciencia/cerca-de-desarrollar-una-celula-artificial

La técnica de edición genética CRISPR/Cas9, podría causar más daños a las células

La investigación desarrollada por el Instituto Wellcome Sanger alerta sobre algunas consecuencias del uso de esta revolucionaria técnica de “corta-pega”, que permite a los expertos eliminar y reemplazar secciones de ADN en las células de cualquier organismo, incluido el humano.

Los científicos revelan también que las pruebas estándar diseñadas para detectar cambios en el ADN no son capaces de prever este daño genético, por lo que recomiendan precaución y proponen test específicos para evaluar la validez de las terapias genéticas.

Además de su extendido uso en investigaciones científicas, el CRISPR/Cas9 ha dado resultados positivos en el diseño de terapias de edición del genoma para tratar el cáncer, el VIH o la falcemia.

Sin embargo, recuerdan, estudios anteriores no han detectado la existencia de mutaciones imprevistas en el ADN en la zona precisa de edición del genoma efectuada con el CRISPR/Cas9.

Extensas mutaciones

Por ello, los expertos del Wellcome Sanger acometieron un amplio estudio sistemático tanto en ratones como humanos y constataron que el CRISPR/Cas9 causa, a menudo, extensas mutaciones, si bien estas se localizan a cierta distancia del lugar de edición del genoma.

En consecuencia, muchas células genéticas sufrieron significativas reorganizaciones, con “borrados” e “inserciones” de ADN, lo que puede provocar que algunos genes clave se “activen” o “desactiven”.

“Este es el primer análisis sistemático de los efectos inesperados que provoca la edición con CRISPR/Cas9 en células relevantes desde el punto de vista terapéutico, y descubrimos que los cambios sobre el ADN se han subestimando hasta ahora”, explicó en un comunicado uno de los autores, Allan Bradley.

Este trabajo, destacan, plantea interrogantes respecto al uso del CRISPR/Cas9 y debe abrir el camino para que la comunidad científica encuentre alternativas a este método estándar de edición genética.

“En mis primeros experimentos usé el CRISPR/Cas9 como herramienta para estudiar la actividad genética, sin embargo, se hizo evidente que algo inesperado estaba ocurriendo”, aportó Michael Kosicki, el experto al frente de esta investigación.

Fuente: https://www.efefuturo.com/noticia/crispr-cas9-peligro/