Biología computacional: descubrir y optimizar nuevos productos
La aplicación combinada de métodos de biología computacional y de inteligencia artificial resulta actualmente esencial para comprender los mecanismos moleculares que rigen los procesos clave en el ciclo de vida celular. Este conocimiento permite conseguir aplicaciones concretas en áreas como la biomedicina y la biotecnología, en sectores como la industria farmacéutica, cosmética, alimentaria, química y medioambiental, entre otros.
Los avances más recientes en secuenciación genómica están liberando grandes cantidades de datos sobre la composición genética de multitud de organismos y microorganismos, lo cual proporciona las bases para entender los sistemas vivos en su conjunto desde una perspectiva molecular.
A pesar de ello, las secuencias genómicas ‘por si solas’ no nos aportan toda la información. Datos adicionales sobre la función de los genes, su regulación e interacción, la estructura tridimensional, el metabolismo del cual participan, las alteraciones genéticas en enfermedades, etc. Provienen de otras áreas como la trasncriptómica, proteómica y metabolómica. La Bioinformática juega un papel esencial en la integración de estas grandes cantidades de datos en información comprensible que pueda ser utilizada por investigadores de diferentes campos de experiencia y explotada en múltiples sectores económicos.
Desde el Laboratorio de Bioquímica de IQS (laboratorio multidisciplinar del Grupo de Química Biológica y Biotecnológica – GQBB), la unidad de Bioinformática y Modelización Molecular que coordina el Dr. Xevi Biarnés trabaja en el desarrollo y la aplicación de métodos de biología computacional y simulación – basados en sistemas de inteligencia artificial, Data science y cálculos de altas prestaciones – para asistir a proyectos de descubrimiento de nuevos enzimas, diseño y optimización de nuevos biocatalizadores, o al rediseño de moléculas bioactivas, entre otros.
Además, el Laboratorio de Bioquímica tiene capacidad para producir y ensayar experimental estos diseños, pudiendo ofrecer así un producto final adecuado a las necesidades de la industria.
Descubrir, diseñar y optimizar
Las posibilidades de actuación y colaboración que ofrece este grupo son muy amplias, alcanzando diferentes áreas de experiencia donde poder asistir en el descubrimiento, optimización y diseño de nuevos productos.
Algunos ejemplos de los servicios que se ofrecen son:
- Descubrimiento de nuevos genes y moléculas activas mediante el cribado de bases de datos genómicas y funcionales, así como el cribado virtual de librerías de compuestos.
- Diseño y optimización de enzimas, mediante el algoritmo BINDSCAN desarrollado por el mismo grupo GQBB. Esta herramienta permite optimizar la secuencia de un biocatalizador de partida, a fin de mejorar su rendimiento y eficiencia de reacción sobre sustratos no necesariamente naturales.
- Diseño y optimización de proteínas y anticuerpos, utilizando algoritmos de inteligencia artificial, como AlphaFold, y de simulación por ordenador, que permiten predecir la estructura tridimensional de proteínas y su comportamiento en diferentes entornos. El grupo GQBB tiene la capacidad y el conocimiento para utilizar estos algoritmos y aplicarlos en estudios de reactividad, estabilidad, interacción y asociación a otras macromoléculas.
- Desarrollo de aplicaciones bioinformáticas para la automatización de procesos y análisis masivos de datos. La experiencia de este grupo permite implementar flujos de trabajo adaptados a las necesidades y recursos del usuario final, mejorando la eficiencia en el análisis rutinario de datos.
- Validación de los diseños computacionales mediante ensayos de laboratorio. El Laboratorio de Bioquímica dispone de amplias instalaciones equipadas con instrumentación de última generación, así como de la experiencia de sus investigadores, para llevar a cabo validaciones experimentales y pruebas de concepto de los productos diseñados.
