Utilizando inteligencia artificial, los investigadores de la UCPH han resuelto un problema que hasta ahora ha sido el obstáculo para la investigación de proteínas importantes sobre la dinámica detrás de enfermedades como el cáncer, el Alzheimer y el Parkinson, así como en el desarrollo de química sostenible y nuevos genes.tecnologías de edición.
Siempre ha sido una tarea desafiante y que lleva mucho tiempo analizar los enormes conjuntos de datos recopilados por los investigadores mientras utilizaban la microscopía y la técnica smFRET para ver cómo las proteínas se mueven e interactúan con su entorno. Al mismo tiempo, la tarea requería un alto nivelde experiencia. De ahí la proliferación de servidores y discos duros rellenos. Ahora, investigadores del Departamento de Química, el Centro de Nanociencia, el Centro de Investigación de Proteínas de la Fundación Novo Nordisk y el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague han desarrollado un algoritmo de aprendizaje automáticopara hacer el trabajo pesado.
"Solíamos ordenar los datos hasta que nos volvíamos locos. Ahora nuestros datos se analizan con solo tocar un botón. Y el algoritmo lo hace al menos tan bien o mejor que nosotros. Esto libera recursos para que recopilemos más datosque nunca y obtener resultados más rápidos ", explica Simon Bo Jensen, biofísico y estudiante de doctorado en el Departamento de Química y el Centro de Nanociencia.
El algoritmo ha aprendido a reconocer los patrones de movimiento de las proteínas, lo que le permite clasificar conjuntos de datos en segundos, un proceso que normalmente lleva varios días a los expertos.
"Hasta ahora, nos sentábamos con una gran cantidad de datos sin procesar en forma de miles de patrones. Solíamos revisarlos manualmente, uno a la vez. Al hacerlo, nos convertimos en el cuello de botella de nuestra propia investigación. Incluso para los expertos, realizar un trabajo constante y llegar a las mismas conclusiones una y otra vez es difícil. Después de todo, somos humanos que nos cansamos y somos propensos a cometer errores ", dice Simon Bo Jensen.
Solo un segundo de trabajo para el algoritmo
Los estudios sobre la relación entre los movimientos y las funciones de las proteínas realizados por los investigadores de la UCPH son reconocidos internacionalmente y son esenciales para comprender cómo funciona el cuerpo humano. Por ejemplo, enfermedades como el cáncer, el Alzheimer y el Parkinson son causadas por la acumulación de proteínas o cambios en su comportamiento.. La tecnología de edición de genes CRISPR, que ganó el Premio Nobel de Química este año, también se basa en la capacidad de las proteínas para cortar y empalmar secuencias de ADN específicas. Cuando investigadores de la UCPH como Guillermo Montoya y Nikos Hatzakis estudian cómo se llevan a cabo estos procesos,hacer uso de datos microscópicos.
"Antes de que podamos tratar enfermedades graves o aprovechar al máximo CRISPR, debemos comprender cómo funcionan las proteínas, los bloques de construcción más pequeños. Aquí es donde entran en juego el movimiento y la dinámica de las proteínas. Y aquí es donde nuestra herramienta es de gran utilidadayuda ", dice Guillermo Montoya, profesor del Centro de Investigación de Proteínas de la Fundación Novo Nordisk.
Atención de todo el mundo
Parece que a los investigadores de proteínas de todo el mundo les ha faltado esta herramienta. Varios grupos de investigación internacionales ya se han presentado y han mostrado interés en utilizar el algoritmo.
"Esta herramienta de inteligencia artificial es una gran ventaja para el campo en su conjunto porque proporciona estándares comunes, que no existían antes, para cuando los investigadores de todo el mundo necesitan comparar datos. Anteriormente, gran parte del análisis se basaba enopiniones sobre qué patrones fueron útiles. Pueden variar de un grupo de investigación a otro. Ahora, estamos equipados con una herramienta que puede garantizar que todos lleguemos a las mismas conclusiones ", explica el director de investigación Nikos Hatzakis, profesor asociado del Departamento de Química yProfesor asociado afiliado en el Centro de Investigación de Proteínas de la Fundación Novo Nordisk.
Agrega que la herramienta también ofrece una perspectiva diferente :
"Si bien el análisis de la coreografía del movimiento de proteínas sigue siendo un nicho, ha ganado cada vez más terreno a medida que los microscopios avanzados necesarios para hacerlo se han vuelto más baratos. Aún así, el análisis de datos requiere un alto nivel de experiencia. Nuestra herramienta hace que el método sea accesiblea un mayor número de investigadores en biología y biofísica, incluso aquellos sin experiencia específica, ya sea la investigación del coronavirus o el desarrollo de nuevos fármacos o tecnologías ecológicas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Copenhague . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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