Biotecnología
Laboratorio Virtual Inspirado en CRISPRi “CREME”, Preparado para Reducir el Umbral de Grandes Avances
La Revolución CRISPR
CRISPR (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas) es una herramienta recientemente descubierta para la edición genética. Permite una edición génica muy precisa y dirigida, y sus descubridores ganaron el Premio Nobel 2020, una historia que exploramos en “Invertir en los Logros del Premio Nobel – CRISPR para la Ingeniería Genética Precisa”.
Fuente: Lab Associates
El primer sistema CRISPR descubierto fue CRISPR-Cas9, y desde entonces se han descubierto o creado muchos sistemas CRISPR modificados. Puedes leer más sobre los detalles técnicos de CRISPR en nuestro artículo “¿Qué es CRISPR-Cas12a2? & Por Qué Importa?”
CRISPR está a la vanguardia de la revolución genómica, con las primeras terapias génicas que lo utilizan ahora aprobadas para enfermedades sanguíneas, algo que exploramos en profundidad en “Terapias Génicas para la Anemia Falciforme Aprobadas por la FDA Destacando el Potencial de las Tecnologías CRISPR/Cas9”.
Desde su descubrimiento, encontrar cómo aprovechar CRISPR para modificar un gen o secuencia de ADN específica ha sido una tarea laboriosa, que requiere mucha experiencia y trabajo manual. Pero esto podría cambiar, gracias al rápido desarrollo de herramientas de IA.
CRISPR y IA
El primer paso para fusionar IA con la tecnología CRISPR se dio hace unos meses, con “OpenCRISPR-1”, una IA de código abierto diseñada para crear un sistema CRISPR personalizado para situaciones específicas (sigue el enlace para nuestro artículo asociado).
Ahora, se está dando un nuevo paso con CREME (Cis-Regulatory Element Model Explanations). CREME es capaz de explorar in-silico miles, o cientos de miles, de posibles mutaciones y evaluar su potencial terapéutico.
Esta investigación se llevó a cabo en el Simons Center for Quantitative Biology, Cold Spring Harbor Laboratory, Nueva York por Shushan Toneyan & Peter K. Koo, y se publicó en Nature Genetics bajo el título “Interpretando interacciones cis-reguladoras a partir de redes neuronales profundas a gran escala”.
Peter Koo – Fuente: CSHL
Escalando CRISPRi
Lo que hace el sistema de IA CREME es una versión virtual de CRISPi, o interferencia CRISPR.
CRISPRi es un método para reducir la expresión de genes específicos bajo demanda usando la tecnología CRISPR, para crear algo similar a los métodos de ARN interferente (RNAi).
En teoría, CRISPRi puede proporcionar información muy valiosa sobre las funciones génicas y su conexión con la señalización celular, vías metabólicas, respuestas hormonales y del sistema inmunitario, etc.
En la práctica, CRISPRi es costoso y consume mucho tiempo, lo que limita sus aplicaciones en la vida real. Así que aquí es donde surgió la idea de simular primero CRISPRi mediante IA, antes de decidir cuáles vale la pena explorar.
CREME permite a los científicos realizar cambios similares en un genoma virtual y predice sus efectos sobre la actividad génica. En otras palabras, es casi como una versión IA de CRISPRi.
“En realidad, CRISPRi es increíblemente desafiante de ejecutar en el laboratorio. Y estás limitado por el número de perturbaciones y la escala.
Pero como estamos haciendo todas nuestras perturbaciones [virtualmente], podemos empujar los límites. Y la escala de experimentos que realizamos es sin precedentes: cientos de miles de experimentos de perturbación.”
Peter Koo – Profesor Asistente en Cold Spring Harbor Laboratory.
Comprendiendo el Genoma a Gran Escala
Existen al menos millones de mutaciones que pueden ser de interés para la investigación en genética y genómica. Así que esto es muy parecido a buscar una aguja en un pajar.
Y a pesar del progreso en la secuenciación del genoma, multiomics, y la automatización de laboratorios, probar ideas potenciales una por una sigue siendo demasiado lento.
CREME, en cambio, convierte este proceso en miles de experimentos virtuales con solo pulsar un botón. Esto puede usarse para comenzar a identificar y comprender regiones clave del genoma.
Sinergia de IAs
Una tendencia creciente en el uso de IA para la investigación fundamental es aprovechar varias IAs ultra‑especializadas en un mismo proyecto de investigación.
Esto se debe a que cada IA suele estar diseñada para realizar una sola tarea específica. La salida de una IA puede convertirse en la entrada de otra IA, para obtener más información a ultra‑alta velocidad.
En esta investigación, combinaron CREME con otra herramienta de IA, Enformer, una IA de Google capaz de predecir cómo la secuencia de ADN influye en la expresión génica.
La combinación de las 2 IAs permitió al equipo de Peter Koo descubrir una serie de reglas genéticas que Enformer aprendió al analizar el genoma.
Este es un descubrimiento importante, ya que en la práctica, muchas IAs son algo así como una “caja negra” sin una indicación clara de cómo la red neuronal profunda llega a sus conclusiones.
Esto también podría ayudar a que las técnicas de RNAi y CRISPRi sean más precisas:
“Entender las reglas de la regulación génica te brinda más opciones para ajustar los niveles de expresión génica de manera precisa y predecible,”
Peter Koo – Profesor Asistente en Cold Spring Harbor Laboratory.
En general, estas nuevas herramientas de IA probablemente entregarán nuevos objetivos terapéuticos y contribuirán a una mejor comprensión global de cómo funciona el genoma.
¿No Necesitas un Laboratorio?
Otro efecto de estas herramientas digitales es que pueden abrir la puerta a investigadores que no tienen acceso a instalaciones para realizar laboratorios genéticos avanzados, permitiéndoles contribuir a nuevos hallazgos.
No todas las mentes más brillantes en biología y medicina necesariamente tienen acceso a presupuestos de millones de dólares y laboratorios de última generación. También sabemos por la historia de la ciencia que, a veces, las ideas más transformadoras provienen de fuera de la investigación convencional.
Así que no solo las herramientas de IA como CREME pueden ayudar a los investigadores que actualmente trabajan con CRISPR y otras herramientas de transformación genómica, sino que también podrían empoderar a otros científicos con ideas frescas, especialmente en instituciones de investigación no occidentales que podrían estar menos financiadas.
Por ejemplo, podríamos ver CRISPR y CRISPRi más ampliamente usados en la agricultura o biología sintética.
Invertir en CRISPR
Con la aprobación de la primera terapia génica que utiliza CRISPR, el foco de la inversión en CRISPR se ha centrado en enfermedades raras y terapia génica.
Pero la tecnología es mucho más versátil que eso, con potencial en terapia contra el cáncer, enfermedades metabólicas, envejecimiento, agricultura, biología sintética, etc.
Puedes invertir en empresas de CRISPR a través de muchos corredores, y aquí, en securities.io, encontrarás nuestras recomendaciones para los mejores corredores en EE. UU., Canadá, Australia, Reino Unido, así como en muchos otros países.
Si no te interesan únicamente las empresas de CRISPR, también puedes considerar ETFs biotecnológicos como WisdomTree BioRevolution UCITS ETF (WBIO), VanEck Biotech ETF (BBH), o First Trust NYSE Arca Biotechnology Index Fund (FBT) que proporcionarán una exposición más diversificada para capitalizar el creciente sector biotecnológico.
O consulta nuestro artículo sobre “Las 5 Mejores Empresas de CRISPR para Invertir”.
Empresas de CRISPR
1. CRISPR Therapeutics
(CRSP )
Lo que diferencia a CRISPR Therapeutics es su equipo estelar de fundadores, incluido el Dr. Emmanuelle Charpentier, cuya investigación seminal reveló los mecanismos clave de la tecnología CRISPR-Cas9, sentando las bases para el uso de CRISPR-Cas9 como una herramienta de edición génica versátil y precisa. Numerosos premios han reconocido su trabajo, incluido el Premio Breakthrough en Ciencias de la Vida.
CRISPR Therapeutics está desarrollando una plataforma de edición génica CRISPR/Cas9 eficiente y versátil para terapias que traten hemoglobinopatías, cáncer, diabetes y otras enfermedades.
La primera terapia que estaban avanzando era dirigida a las enfermedades sanguíneas β‑talasemia y enfermedad de células falciformes.
Ahora ha sido aprobada bajo el nombre comercial de Casgevy para ambas indicaciones. El primer programa alogénico CAR‑T de la compañía dirigido a malignidades de células B también está en ensayos clínicos.
Fuente: CRISPR Therapeutics
Aunque la anemia falciforme es una enfermedad con un mercado posiblemente pequeño, una vez que la tecnología madure podrán avanzar hacia otros vectores de enfermedad.
Los avances en la tecnología CRISPR como CREME pueden ser una gran ventaja para empresas con productos aprobados como CRISPR Therapeutics y su socio Vertex. Con un nuevo sistema CRISPR mejorado, podrían en pocos años actualizar las terapias de β‑talasemia y enfermedad de células falciformes. También renovaría la propiedad intelectual y patentes asociadas, permitiendo que Casgevy sea un producto rentable por más tiempo.
2. Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.
(DNA )
La empresa produce organismos bajo demanda para aplicaciones específicas. Ha diversificado sus aplicaciones ampliamente con numerosos programas de investigación y asociaciones:
- Cannabinoides
- producción de vacunas de ARNm y medicina de ácidos nucleicos
- Proteínas alimentarias
- Producción de fertilizantes biológicos en asociación con Bayer
- Microbios programables para enfermedades intestinales
- biorremediación de microplásticos
- seguridad biológica y detección de patógenos
- reciclaje de residuos y contaminantes
Muchas de estas modificaciones dependen de CRISPR o tecnologías de edición génica similares, notablemente sus terapias CAR‑T contra el cáncer.
Al proporcionar una plataforma lista para la ingeniería celular, Ginkgo se está convirtiendo en un proveedor clave de servicios en la industria biotecnológica, yendo más allá de la industria farmacéutica hacia la agricultura, la seguridad biológica y los procesos químicos industriales. Ofrece experiencia y rapidez y puede ayudar a reducir los costos fijos y la cantidad de CAPEX necesario para un proyecto de investigación.
Esto se demuestra con la diversa gama de clientes y socios que la empresa ha tenido en los últimos años.
Fuente: Gingko Bioworks
Es una acción atractiva para inversores que buscan apostar por tecnologías de edición génica e ingeniería celular, pero no por una aplicación en particular. Esto también suele ser más interesante para inversores enfocados en el crecimiento.
La aparición de herramientas gratuitas y de código abierto como CREME, Enformer y OpenCRISPR-1 podría ser un impulso masivo para empresas como Gingko, que están más enfocadas en desarrollar decenas o cientos de organismos y células personalizados que en impulsar una versión específica de CRISPR o una terapia en particular.
De esta manera, podrían aprovechar rápidamente técnicas CRISPR específicas para una especie vegetal o más efectivas en algunos genes de cannabinoides, enzimas que comen plástico, etc.
