El Premio Nobel de Química 2024 ha sido otorgado por descubrimientos trascendentales en el campo de las proteínas, elementos fundamentales en la maquinaria biológica de la vida. Este año, los galardonados son David Baker, Demis Hassabis y John Jumper, cuyos trabajos han revolucionado nuestra comprensión y manipulación de las proteínas, abriendo nuevas fronteras en la ciencia biomédica, la inteligencia artificial y la biotecnología. Sus contribuciones no solo profundizan nuestro conocimiento de los procesos biológicos, sino que también presentan enormes oportunidades para mejorar la salud y el medio ambiente.
David Baker: diseñador de nuevas proteínas
David Baker, bioquímico y biólogo estructural estadounidense, ha dedicado gran parte de su carrera a diseñar proteínas desde cero, es decir, a crear moléculas biológicas que no existen en la naturaleza. Las proteínas son cadenas de aminoácidos que se pliegan en estructuras tridimensionales complejas. La función de cada proteína depende de su forma, lo que convierte el plegamiento adecuado en un factor crítico para su actividad biológica. A lo largo de décadas, los científicos se han maravillado por la increíble variedad de estructuras que pueden adoptar las proteínas, lo que las convierte en herramientas químicas extremadamente versátiles para procesos como el transporte de oxígeno (hemoglobina) o la catálisis de reacciones (enzimas).
El avance de Baker comenzó en 2003, cuando logró construir una proteína completamente nueva utilizando los 20 bloques de construcción estándar de las proteínas: los aminoácidos. Este logro fue un hito que probó que la creación de proteínas de diseño era posible. Desde entonces, Baker y su equipo han desarrollado varias proteínas novedosas con aplicaciones potenciales en medicina, nanotecnología y biotecnología. Estas incluyen proteínas diseñadas para funcionar como fármacos, vacunas, materiales nanoscópicos y sensores diminutos.
Uno de los proyectos más trascendentes del laboratorio de Baker es el uso de proteínas diseñadas para combatir enfermedades. En la última década, su equipo ha creado proteínas que pueden neutralizar virus, incluidas proteínas que podrían servir como tratamientos para nuevas infecciones virales. También han explorado el diseño de enzimas artificiales que podrían descomponer materiales plásticos, proporcionando una solución innovadora al problema global de la contaminación por plásticos.
El trabajo de Baker destaca no solo por su innovación, sino por su enfoque imaginativo. Ha explorado regiones de la biología que parecían inaccesibles, diseñando nuevas estructuras y funciones para proteínas que no tienen precedentes en la naturaleza.
AlphaFold2: inteligencia artificial para predecir estructuras proteicas
El segundo gran descubrimiento reconocido este año es la creación de AlphaFold2, una herramienta de inteligencia artificial desarrollada por Demis Hassabis y John Jumper, ambos investigadores de DeepMind, una empresa subsidiaria de Alphabet especializada en IA. AlphaFold2 resolvió un problema que había desconcertado a los científicos durante 50 años: predecir con precisión cómo una cadena lineal de aminoácidos se pliega para formar una estructura tridimensional funcional.
El plegamiento de proteínas es crucial para entender su función biológica. En los años 70, los investigadores comenzaron a desarrollar teorías sobre cómo las proteínas logran su estructura tridimensional a partir de secuencias de aminoácidos. Sin embargo, el problema era inmensamente complejo, ya que una sola cadena de aminoácidos puede tener un número astronómico de posibles configuraciones. A pesar de avances importantes, ningún método logró predecir estas estructuras con alta precisión hasta la llegada de AlphaFold2 en 2020.
AlphaFold2 fue presentado por Demis Hassabis, cofundador de DeepMind y un pionero en el campo de la inteligencia artificial, y John Jumper, un físico y biólogo computacional. Su herramienta ha revolucionado el campo de la biología estructural al predecir las estructuras de casi todas las proteínas conocidas con una precisión notable. De hecho, AlphaFold2 ha sido usado por más de dos millones de investigadores de todo el mundo y ha permitido generar modelos de las estructuras de más de 200 millones de proteínas.
El impacto de AlphaFold2 es difícil de exagerar. La predicción precisa de las estructuras proteicas permite a los científicos abordar problemas complejos, como el desarrollo de nuevos medicamentos, la comprensión de la resistencia a los antibióticos y la creación de enzimas que puedan descomponer residuos plásticos. Además, la base de datos generada por AlphaFold2 ha sido accesible de forma gratuita, democratizando el acceso a esta tecnología avanzada y acelerando investigaciones en todo el mundo.
Los galardonados
David Baker es profesor de bioquímica en la Universidad de Washington y director del Instituto de Diseño de Proteínas. Se graduó de la Universidad de Harvard y obtuvo su doctorado en bioquímica en la Universidad de California. Baker ha recibido numerosos premios a lo largo de su carrera, incluyendo el Premio Breakthrough en Ciencias de la Vida, uno de los más prestigiosos en biomedicina.
Demis Hassabis, británico, es un científico de inteligencia artificial y neurocientífico. Antes de fundar DeepMind en 2010, trabajó en el diseño de videojuegos y completó estudios en neurociencia cognitiva en el University College London. DeepMind ha sido pionera en la creación de IA avanzada, y su trabajo en el campo ha sido fundamental para resolver problemas científicos de gran envergadura, como el plegamiento de proteínas.
John Jumper, un físico teórico de formación, es el líder detrás del desarrollo técnico de AlphaFold2. Tras obtener su doctorado en la Universidad de Chicago, Jumper se unió a DeepMind y encabezó el equipo que finalmente resolvió el problema del plegamiento proteico, un logro que le ha ganado reconocimiento mundial.
Impacto y futuro
El trabajo de Baker, Hassabis y Jumper promete transformar radicalmente el campo de la biología y la medicina. La posibilidad de diseñar proteínas a medida y predecir sus estructuras de forma precisa puede conducir al desarrollo de fármacos más eficaces, a la mejora de la salud pública mediante vacunas más rápidas y personalizadas, y a soluciones biotecnológicas para problemas ambientales.
Este Premio Nobel de Química no solo celebra el ingenio detrás de los avances tecnológicos y biológicos, sino que también resalta cómo la ciencia y la inteligencia artificial pueden unirse para resolver algunos de los desafíos más complejos que enfrenta la humanidad. Con estas herramientas, estamos más cerca de comprender los misterios de la vida a nivel molecular y de aplicar ese conocimiento para el beneficio de la sociedad.
