Sviluppo di proteine progettate con l’AI per contrastare le tossine del veleno di serpente | Chatgpt cosa e successo | Chatgpt open ai | Intelligenza artificiale immagini | Turtles AI

 Un team di ricerca internazionale utilizza tecnologie avanzate di AI per progettare proteine capaci di neutralizzare le tossine presenti nei veleni dei serpenti. Sebbene i risultati preliminari siano incoraggianti, il percorso è ancora in evoluzione e necessita di ulteriori sviluppi.

Punti chiave:

• Le tossine dei veleni di serpente possono essere neutralizzate con proteine progettate con software di AI.
• Strumenti innovativi come RFdiffusion e AlphaFold2 accelerano la scoperta e l’ottimizzazione di strutture proteiche efficaci.
• Il progetto si concentra sulle tossine "a tre dita", specifiche di serpenti velenosi come cobra, mamba e taipan.
• I test iniziali su modelli animali hanno mostrato risultati promettenti, ma alcune sfide restano aperte.

Il progresso nel campo dell’AI ha dimostrato ancora una volta il suo potenziale nell’affrontare problemi complessi, questa volta nel contesto della ricerca biomedica. In uno studio recentemente pubblicato su Nature, un gruppo di scienziati, tra cui David Baker dell’Università di Washington, ha utilizzato software avanzati per sviluppare proteine innovative in grado di neutralizzare le tossine presenti nei veleni di serpente. Questo lavoro rappresenta un’applicazione pratica delle tecnologie AI, dimostrando come possano aiutare a risolvere problemi che tradizionalmente avrebbero richiesto anni di ricerca.

Le tossine dei serpenti, spesso proteine stesse, attaccano le vittime su più fronti, rendendo i morsi pericolosi e difficili da trattare. Attualmente, gli antidoti vengono prodotti iniettando quantità controllate di veleno negli animali, generando anticorpi che poi vengono raccolti e utilizzati per trattare le persone morse. Tuttavia, questi trattamenti presentano limiti significativi, tra cui la necessità di refrigerazione e una breve durata di conservazione. Inoltre, il processo dipende dalla costante disponibilità di animali per la produzione, una pratica onerosa e non sempre sostenibile.

L’obiettivo principale dei ricercatori è stato progettare proteine più stabili e resistenti, in grado di replicare l’effetto degli anticorpi tradizionali. Queste proteine potrebbero essere prodotte nei batteri, eliminando la necessità di catene del freddo e migliorando l’accessibilità nei contesti rurali, dove si verifica la maggior parte dei morsi. La ricerca si è focalizzata sulle tossine "a tre dita", così chiamate per la particolare forma delle loro catene di aminoacidi. Tali tossine, comuni nei veleni di cobra, mamba e taipan, causano danni neurotossici o citotossici, agendo attraverso meccanismi biologici complessi.

Per contrastare le tossine neurotossiche, i ricercatori hanno utilizzato il software RFdiffusion, capace di progettare strutture proteiche che si legano alle molecole bersaglio. Il processo è iniziato identificando filamenti proteici in grado di interagire con le tossine, poi ottimizzati con il software ProteinMPNN per ottenere sequenze di aminoacidi complete. La verifica delle interazioni tra le tossine e le proteine progettate è stata effettuata mediante strumenti come AlphaFold2 e Rosetta, che hanno permesso di simulare le dinamiche tridimensionali delle molecole. Dopo un’accurata selezione, è stata prodotta una proteina in grado di legarsi efficacemente alla tossina. I test sui topi hanno confermato la capacità dell’inibitore di proteggere dall’azione della neurotossina, anche somministrato a distanza di tempo dall’esposizione.

Un diverso approccio è stato adottato per le tossine citotossiche, responsabili di danni alle membrane cellulari. Nonostante la progettazione di inibitori specifici e le promettenti interazioni in laboratorio, i test sugli animali non hanno mostrato una riduzione dei danni cutanei. Questo suggerisce che il meccanismo con cui tali tossine interagiscono con le membrane sia più complesso di quanto ipotizzato, richiedendo ulteriori indagini.

Questa ricerca rappresenta una pietra miliare nel campo della biologia computazionale, dimostrando il potenziale straordinario degli strumenti AI. Sebbene la complessità dei veleni e la diversità delle tossine rappresentino ancora una sfida, il lavoro svolto finora fornisce una base solida per sviluppare terapie innovative e più accessibili contro i morsi di serpente.