वायरस की जटिल संरचना का ए आई का साथ, देखें वीडियो

वायरस को गोलाकार प्रोटीन के खोल के भीतर आनुवंशिक सामग्री को समाहित करने के लिए विशिष्ट रूप से डिज़ाइन किया गया है, जिससे वे मेजबान कोशिकाओं पर आक्रमण करने और अक्सर बीमारी का कारण बनने में सक्षम होते हैं।

इन जटिल संरचनाओं से प्रेरित होकर, शोधकर्ता वायरस के बाद मॉडल किए गए कृत्रिम प्रोटीन की खोज कर रहे हैं। ये नैनोकेज वायरल व्यवहार की नकल करते हैं, प्रभावी रूप से चिकित्सीय जीन को लक्षित कोशिकाओं तक पहुँचाते हैं।

हालाँकि, मौजूदा नैनोकेज को महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करना पड़ता है: उनका छोटा आकार उनके द्वारा ले जा सकने वाली आनुवंशिक सामग्री की मात्रा को सीमित करता है, और उनके सरल डिज़ाइन प्राकृतिक वायरल प्रोटीन की बहुक्रियाशीलता की नकल करने में विफल रहते हैं।

इस अध्ययन को कोरिया गणराज्य के विज्ञान और आईसीटी मंत्रालय द्वारा उत्कृष्ट युवा वैज्ञानिक कार्यक्रम, नैनो और सामग्री प्रौद्योगिकी विकास कार्यक्रम और वैश्विक फ्रंटियर अनुसंधान कार्यक्रम के तहत समर्थित किया गया था, जिसमें संयुक्त राज्य अमेरिका में हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट  द्वारा अतिरिक्त धन प्रदान किया गया था।

इन सीमाओं को दूर करने के लिए, शोध दल ने ए आई-संचालित कम्प्यूटेशनल डिज़ाइन का उपयोग किया।

जबकि अधिकांश वायरस सममित संरचना प्रदर्शित करते हैं, उनमें सूक्ष्म विषमताएँ भी होती हैं।

ए आई का लाभ उठाते हुए, टीम ने इन सूक्ष्म विशेषताओं को फिर से बनाया और पहली बार टेट्राहेड्रल, ऑक्टाहेड्रल और इकोसाहेड्रल आकृतियों में नैनोकेज को सफलतापूर्वक डिज़ाइन किया।

परिणामी नैनोस्ट्रक्चर चार प्रकार के कृत्रिम प्रोटीन से बने होते हैं, जो छह अलग-अलग प्रोटीन-प्रोटीन इंटरफेस के साथ जटिल आर्किटेक्चर बनाते हैं।इनमें से, 75 नैनोमीटर व्यास तक की इकोसाहेड्रल संरचना, पारंपरिक जीन डिलीवरी वेक्टर, जैसे कि एडेनो-एसोसिएटेड वायरस (एएवी) की तुलना में तीन गुना अधिक आनुवंशिक सामग्री रखने की अपनी क्षमता के लिए बाहर खड़ी है, जो जीन थेरेपी में एक महत्वपूर्ण प्रगति को दर्शाता है।

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी ने पुष्टि की कि ए आई द्वारा डिज़ाइन किए गए नैनोकेज ने इच्छित रूप से सटीक सममित संरचनाएँ प्राप्त कीं। कार्यात्मक प्रयोगों ने लक्ष्य कोशिकाओं को प्रभावी ढंग से चिकित्सीय पेलोड वितरित करने की उनकी क्षमता को और प्रदर्शित किया, जिससे व्यावहारिक चिकित्सा अनुप्रयोगों का मार्ग प्रशस्त हुआ।

प्रोफेसर सैंगमिन ली ने कहा, एआई में प्रगति ने एक नए युग का द्वार खोल दिया है, जहाँ हम मानवता की ज़रूरतों को पूरा करने के लिए कृत्रिम प्रोटीन को डिज़ाइन और असेंबल कर सकते हैं। हमें उम्मीद है कि यह शोध न केवल जीन थेरेपी के विकास को गति देगा, बल्कि अगली पीढ़ी के टीकों और अन्य बायोमेडिकल नवाचारों में भी सफलता हासिल करेगा।

प्रोफेसर ली ने पहले वाशिंगटन विश्वविद्यालय में प्रोफेसर बेकर की प्रयोगशाला में लगभग तीन साल तक पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता के रूप में काम किया, फरवरी 2021 से 2023 के अंत तक, जनवरी 2024 में पोसटेक में शामिल होने से पहले। प्रोफेसर ली ने इससे पहले वाशिंगटन विश्वविद्यालय में प्रोफेसर बेकर की प्रयोगशाला में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता के रूप में लगभग तीन वर्षों तक काम किया था, फरवरी 2021 से 2023 के अंत तक, जनवरी 2024 में पोसटेक में शामिल होने से पहले।