Un trío de bioquímicos de la Universidad de Wisconsin-Madison ha desarrollado un sistema que automatiza el proceso de reingeniería de enzimas utilizando equipos robóticos y un modelo de IA. En su artículo publicado en la revista Nature Chemical Engineering Jacob Rapp, Bennett Bremer y Philip Romero describen su sistema.
La reingeniería de enzimas es un proceso en el que los químicos someten una enzima de prueba a experimentos, con la esperanza de crear una enzima similar con las propiedades deseadas, por ejemplo, capaz de resistir la exposición a temperaturas más altas de lo normal. El proceso actual implica un análisis monótono y que requiere mucho tiempo, y los químicos agradecerían una forma de automatizar el proceso. En este nuevo esfuerzo, el equipo de investigación ha hecho precisamente eso.
Los investigadores utilizaron una instalación que alberga robots que realizan experimentos químicos. Agregaron un modelo de IA que pudo monitorear los experimentos y utilizar sus resultados como punto de partida para nuevos experimentos. La idea era permitir que el sistema aprendiera mientras funcionaba. Desafortunadamente, el equipo descubrió que los equipos robóticos convencionales no estaban a la altura de la tarea y terminaron transfiriendo esa parte de su sistema a una empresa basada en la nube que se especializa en trabajos químicos remotos.
Después de configurar su sistema y modificarlo para mejorar los resultados, los investigadores lo probaron identificando un grupo de enzimas y luego solicitando al sistema que encontrara nuevas versiones que pudieran continuar funcionando normalmente cuando se exponen a temperaturas más altas. Le dieron al sistema 20 rondas para generar las enzimas recientemente diseñadas y el sistema produjo cuatro, cada una capaz de operar en ambientes 12°C más altos de lo normal.
El equipo de investigación concluye que su enfoque es viable, aunque señalan que para que sea realmente útil, será necesario desarrollar una nueva generación de hardware robótico para aprovechar al máximo sus posibilidades.
Más información: Jacob T. Rapp et al, Laboratorios autónomos para navegar de forma autónoma en el panorama de la aptitud de las proteínas, Ingeniería química de la naturaleza (2024). DOI:10.1038/s44286-023-00002-4
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