IA: Abriendo nuevos caminos en la investigación del ADN
Cuando una célula humana se divide, su ADN debe replicarse perfectamente. Esto es esencial para nuestra salud. Si se produjeron errores durante la replicación del ADN, esto podría acarrear enfermedades graves. Se estima que hasta dos tercios de todos los cánceres acontecen por errores que se crean a nivel de la replicación del ADN.
Debido a su importancia para la salud humana, la replicación del ADN ha sido un área muy estudiada en la investigación biomédica. Cuanto más se comprenda cómo las células regulan exactamente la replicación del ADN y por qué a veces no lo hacen, será posible lograr grandes avances para prevenir y tratar las enfermedades, lo cual mejorará el bienestar y salvará vidas.
A lo largo de los 30 años que se ha investigado la replicación del ADN, un enigma sobre el comportamiento del complejo proteico MCM y su función en la replicación del ADN dividía a los científicos de todo el mundo. Los investigadores eran dejados perplejos por hechos paradójicos asociados al complejo proteico MCM, tanto que se le comenzó a denominar informalmente la «paradoja MCM», la cual no tuvo respuesta hasta hace poco.
La Dra. Hana Polasek-Sedlackova, científica galardonada, ha hecho recientemente notables descubrimientos en campo a nivel de la replicación del ADN. Uno de ellos ha sido la resolución de la paradoja MCM, hecha posible gracias al uso que Hana Polasek-Sedlackova hacia del sistema de cribado de alto contenido scanR de Evident: una plataforma de procesamiento de imágenes modular microscópica potenciada por la tecnología de aprendizaje profundo TruAI™.
Las proteínas MCM activas nunca habían sido visualizadas en el sitio de la síntesis del ADN dentro de una célula, incluso sabiendo que éstas tenían un papel sumamente importante en la replicación del ADN; en lugar de ello, se observaba un exceso de proteínas MCM inactivas (he ahí la «paradoja»).
Mediante el uso del procesamiento de imágenes de alto contenido del sistema scanR, que sirvió para marcar y rastrear las proteínas MCM, Polasek-Sedlackova y su equipo tuvieron éxito al observar la actividad del complejo MCM y descubrieron que las proteínas MCM inactivas en exceso actúan como sitios de pausa de replicación natural (NRPS), cuyo fin es minimizar los errores durante la replicación del ADN.1,2 Con la paradoja al fin explicada, PolasekSedlackova descubrió que los NRPS representan un nuevo atractivo para el tratamiento oncológico.
«El sistema scanR ha desempeñado un papel fundamental en la resolución de la paradoja MCM —destaca Hana Polasek-Sedlackova— Me impresionó particularmente su capacidad para proporcionar un análisis ecuánime y totalmente automatizado de los procesos celulares. Dada la actual crisis de reproducibilidad en la investigación científica, creo firmemente que los investigadores deberían buscar herramientas que les permitan obtener y analizar datos de forma totalmente automatizada, a fin de proporcionar una representación ecuánime de los procesos celulares».
Si bien Polasek-Sedlackova aprecia las excelentes características del sistema scanR, ella ha quedado muy impresionada por la conexión única que existe entre la adquisición y el análisis automatizados, la cual permite llevar a cabo análisis multiparamétricos instantáneos de las imágenes adquiridas.
Ella menciona que: «En la era de la IA, el análisis de imágenes ha avanzado más allá de las antiguas limitaciones. [...] El módulo de aprendizaje profundo TruAI del sistema scanR ha ampliado sumamente el alcance de mi investigación. En el pasado, me centré en analizar células individuales a partir de grandes poblaciones de líneas celulares humanas de cultivo. Sin embargo, con la tecnología TruAI, es posible ejecutar análisis de elevada precisión a partir de imágenes de células individuales presentes en secciones de órganos».
Referencias
1. Polasek-Sedlackova H, Miller TCR, Krejci J, Rask MB, Lukas J. «Solving the MCM paradox by visualizing the scaffold of CMG helicase at active replisomes», Nat Commun. 14 oct 2022; 14;13(1):6090. doi: 10.1038/s41467-022-33887-5. PMID: 36241664; PMCID: PMC9568601. https://www.nature.com/articles/s41467-022-33887-5
2. Sedlackova, H., Rask, M.-B., Gupta, R., Choudhary, C., Somyajit, K., Lukas, J. (2020, 21 de octubre). «Equilibrium between nascent and parental MCM proteins protects replicating genomes», Revista Nature News. https://www.nature.com/articles/s41586-020-2842-3