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Ciencia ciudadana para descubrir cómo se pliega el ARN

Usuarios del juego lideran un estudio sobre moléculas claves para la vida


Un grupo de usuarios del juego de internet Eterna ha logrado diseñar modelos para la estructura de las moléculas de ARN que superan a los creados por los grandes supercomputadores. Comprender cómo se pliegan estas biomoléculas es fundamental para el desarrollo de nuevos antibióticos, vacunas y tratamientos de enfermedades como el cáncer y trastornos neurológicos.
SINC 18 de febrero de 2016 Enviar a un amigo
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 Un artículo científico escrito por videojugadores, en colaboración con bioquímicos de la Universidad de Stanford (California, EEUU), se ha publicado esta semana en la revista revisada por pares Journal of Molecular Biology.

En el documento se describe un nuevo conjunto de reglas obtenidas de forma intuitiva por una comunidad de jugadores de Eterna, un juego on line que desafía a los participantes a diseñar secuencias químicas de ácido ribonucleico (ARN) que se plieguen de manera estable y en las formas deseadas.

El juego ´on line´ Eterna desafía a los participantes a diseñar secuencias químicas de ARN que se plieguen de manera estable

El ARN es la base de prácticamente todos los procesos críticos en biología y se usa cada vez más como una herramienta de gran potencial médico y farmacológico. Las moléculas de ARN comienzan su existencia como una cadena lineal de subunidades, pero se pliegan rápidamente en una forma termodinámicamente estable. Esa forma final determina con qué componentes de las células interactuará y cuál será su función.

Los científicos se han volcado en mejorar los modelos computacionales de diseño del ARN. Estas simulaciones plantean la promesa de una nueva generación de terapias a medida destinadas a tratar enfermedades neurológicas, cánceres y dolencias congénitas, y el desarrollo de nuevos antibióticos y vacunas.

Según señala Rhiju Das, bioquímico en la Universidad de Stanford y autor principal del estudio, “las moléculas de ARN proporcionan una especie de ‘sistema operativo’ para las células y los virus, por lo que debemos entender su comportamiento si queremos controlar el cáncer, las infecciones virales y otras enfermedades con precisión molecular". 

En el arranque del trabajo que ahora se presenta, tres jugadores experimentados de Eterna compartieron sus experiencias en documentos de Google y luego contactaron con el equipo de Das para que probara de forma independiente sus ideas usando superordenadores de alto rendimiento.

<p>El juego Eterna desafía a los participantes a diseñar secuencias químicas ARN que se plieguen de manera estable en las formas deseadas y cuenta con más de 100.000 jugadores registrados, la gran mayoría sin conocimientos de bioquímica. / Eterna</p>

El juego Eterna desafía a los participantes a diseñar secuencias químicas ARN que se plieguen de manera estable en las formas deseadas y cuenta con más de 100.000 jugadores registrados, la gran mayoría sin conocimientos de bioquímica. / Eterna

Das y Adrien Treuille, profesor de Ciencias Computacionales de la Universidad Carnegie-Mellon, fueron los creadores de este juego en 2011. En la actualidad,  cuenta con más de 100.000 jugadores registrados en todo el mundo, la gran mayoría sin conocimientos de bioquímica, que han descubierto características de las moléculas de ARN que hacen que puedan doblarse de manera fácil o difícil.

Para entender qué factores pueden influir en la forma del ARN, los jugadores resolvieron puzles de plegado de moléculas. Los más experimentados clasificaron las formas según su dificultad para guiar a los nuevos participantes desde los plegados más fáciles a los más complicados.

Después, recopilaron una lista de las formas de ARN más difíciles de crear y pidieron a los científicos del laboratorio de Das que comprobaran la fiabilidad de sus diseños.

Los jugadores resolvieron puzles de plegado de moléculas de ARN y batieron a los superordenadores en las secuencias más complejas

Jugadores de videojuegos contra algoritmos

Los investigadores de la Universidad de Stanford utilizaron superordenadores para poner a prueba las predicciones de los jugadores contra una media docena de algoritmos desarrollados para suministrar secuencias de ARN plegadas en formas específicas.

Los jugadores Eterna resolvieron la mayoría de los puzles de plegado de moléculas de ARN y clasificaron la dificultad de diferentes diseños de manera tan eficaz como los superordenadores, según Das. Sin embargo, en los puzles más fastidiosos los participantes salieron más airosos que las máquinas, que se quedaban estancadas y tenían que dedicar varios días de tiempo de cálculo a la búsqueda de una solución.

Casi todos los jugadores que ayudaron al autor en el estudio sobre el plegado del ARN son autodidactas y tienen una formación educativa diversa, pero Das no duda en calificarlos de ‘ciudadanos científicos’.

Aunque la mayoría de estos gamers no tienen una formación científica, pueden tener habilidades lógicas –por ejemplo, de manipulación espacial– que los hacen valiosos. "Hay un gran potencial en los juegos distribuidos, ejecutados por un gran número de personas de todo el mundo, como fórmula para ayudar al proceso de descubrimiento científico”, dicen los investigadores.


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