Un trio di biochimici dell’Università del Wisconsin-Madison ha sviluppato un sistema che automatizza il processo di reingegnerizzazione degli enzimi utilizzando apparecchiature robotiche e un modello di intelligenza artificiale. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Nature Chemical Engineering, Jacob Rapp, Bennett Bremer e Philip Romero descrivono il loro sistema.
La riprogettazione degli enzimi è un processo in cui i chimici sottopongono un enzima di prova a esperimenti, sperando di creare un enzima simile con le proprietà desiderate, ad esempio, essendo in grado di resistere all'esposizione a temperature più elevate del normale. L’attuale processo prevede uno screening monotono e dispendioso in termini di tempo, e i chimici apprezzerebbero un modo per automatizzare il processo. In questo nuovo impegno, il team di ricerca ha fatto proprio questo.
I ricercatori hanno utilizzato una struttura che ospita robot che conducono esperimenti di chimica. Hanno aggiunto un modello di intelligenza artificiale in grado sia di monitorare gli esperimenti sia di utilizzare i risultati come punto di partenza per nuovi esperimenti. L'idea era quella di consentire al sistema di apprendere mentre funzionava. Sfortunatamente, il team ha scoperto che le attrezzature robotiche convenzionali non erano all'altezza del compito:hanno finito per affidare quella parte del loro sistema a un'azienda basata sul cloud specializzata in lavori chimici a distanza.
Dopo aver impostato il loro sistema e averlo modificato per migliorare i risultati, i ricercatori lo hanno testato identificando un gruppo di enzimi e quindi spingendo il sistema a trovare nuove versioni che potessero continuare a funzionare normalmente se esposte a temperature più elevate. Hanno dato al sistema 20 cicli per produrre gli enzimi di nuova progettazione e il sistema ne ha prodotti quattro, ciascuno in grado di funzionare in ambienti 12°C più alti del normale.
Il gruppo di ricerca conclude che il loro approccio è fattibile, anche se sottolinea che, affinché sia veramente utile, dovrà essere sviluppata una nuova generazione di hardware robotico per sfruttare appieno le sue possibilità.
Ulteriori informazioni: Jacob T. Rapp et al, Laboratori a guida autonoma per navigare autonomamente nel panorama del fitness proteico, Nature Chemical Engineering (2024). DOI:10.1038/s44286-023-00002-4
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