EteRNA

Eterna es un "juego con propósito" basado en navegador , desarrollado por científicos de la Universidad Carnegie Mellon y la Universidad de Stanford , que invita a los usuarios a resolver acertijos relacionados con el plegamiento de moléculas de ARN . ^{[ 1 ]} El proyecto cuenta con el apoyo de la Fundación Bill y Melinda Gates , la Universidad de Stanford y los Institutos Nacionales de la Salud . ^{[ 2 ]} Entre los financiadores anteriores se encuentra la Fundación Nacional de Ciencias . ^{[ 3 ]}

De forma similar a Foldit —creado por algunos de los mismos investigadores que desarrollaron Eterna—, los rompecabezas aprovechan las capacidades humanas de resolución de problemas para resolver acertijos que resultan computacionalmente laboriosos para los modelos informáticos actuales. Los investigadores esperan capitalizar el " crowdsourcing " ^{[ 4 ]} y la inteligencia colectiva ^{[ 1 ]} de los jugadores de Eterna para responder preguntas fundamentales sobre la mecánica del plegamiento del ARN. Los diseños más votados se sintetizan en un laboratorio de bioquímica de Stanford para evaluar los patrones de plegamiento de las moléculas de ARN y compararlos directamente con las predicciones informáticas, mejorando así los modelos informáticos . ^{[ 3 ] [ 5 ]}

En última instancia, los investigadores de Eterna esperan determinar un "conjunto completo y repetible de reglas" que permita la síntesis de ARN que se plieguen de forma consistente en las formas esperadas. ^{[ 6 ]} Los líderes del proyecto Eterna esperan que la determinación de estos principios básicos pueda facilitar el diseño de nanomáquinas e interruptores basados ​​en ARN . ^{[ 7 ]} Los creadores de Eterna se han visto gratamente sorprendidos por las soluciones de los jugadores de Eterna, en particular las de personas que no son investigadores, cuya "creatividad no está limitada por lo que creen que debería ser una respuesta correcta". ^{[ 8 ]}

A partir de 2016, Eterna cuenta con aproximadamente 250.000 jugadores registrados. ^{[ 9 ]}

A los jugadores se les presenta una forma objetivo dada en la que una cadena de ARN debe plegarse. El jugador puede cambiar la secuencia colocando cualquiera de los cuatro nucleótidos de ARN ( adenina , citosina , guanosina y uracilo ) en diferentes posiciones; esto puede alterar la energía libre del sistema y afectar drásticamente la dinámica de plegamiento de la cadena de ARN. En Eterna, a veces se imponen diferentes restricciones, como las relativas al número de ciertas bases y al número de los tres tipos de pares de bases , así como bases bloqueadas. Ocasionalmente también se incluye una molécula que se une al ARN y tiene efectos críticos en la energía libre del sistema. En algunos rompecabezas más avanzados, a los jugadores se les pueden presentar dos o tres formas objetivo diferentes al mismo tiempo; la única secuencia que el jugador produce debe plegarse en las formas respectivas bajo diferentes condiciones (presencia o ausencia de una molécula de unión).

Los puzles de Eterna se clasifican a grandes rasgos en tres tipos: Desafíos, Puzles de Jugador y Laboratorio en la Nube. Los Desafíos son puzles creados por los desarrolladores para familiarizar a los jugadores con el funcionamiento de Eterna y ofrecerles series de puzles preestablecidos. Los puzles de jugador son generados por los propios jugadores, y en el Laboratorio en la Nube se presentan los proyectos de laboratorio activos, propuestos y archivados para que los jugadores los revisen, voten o intenten resolverlos.

Los nuevos jugadores son guiados a través de una progresión inicial de rompecabezas que introduce los conceptos básicos de la estructura y el plegamiento del ARN. A medida que avanzan por rompecabezas de complejidad creciente, se describen los diferentes elementos de la interfaz del juego. Tras completar los 30 rompecabezas y obtener las cinco insignias de Eterna Essentials, los jugadores acceden al Laboratorio en la Nube, donde pueden participar en investigaciones de laboratorio. Una vez que hayan completado un número suficiente de rompecabezas de ARN, desbloquearán la posibilidad de generar rompecabezas para otros jugadores.

En 2016, Eterna lanzó su primer desafío biomédico llamado OpenTB , una iniciativa para desarrollar un nuevo dispositivo de diagnóstico para la tuberculosis. El proyecto utiliza una "firma" de expresión genética descubierta por investigadores de Stanford a partir de datos públicos y tiene como objetivo crear un kit de diagnóstico de código abierto, basado en papel, que pueda implementarse fácilmente en clínicas de todo el mundo. El desarrollo del kit de código abierto es una colaboración con el Laboratorio de Dispositivos Pequeños del MIT . Los participantes diseñaron con éxito ARN para detectar la firma genética en la segunda ronda del desafío, y en febrero de 2018 continuaban las pruebas con muestras reales de pacientes. ^{[ 10 ]}

Tras el éxito de OpenTB, Eterna lanzó OpenCRISPR en agosto de 2017, un proyecto que desafía a los jugadores a diseñar ARN guía simple (sgRNA) utilizados en la edición genética CRISPR. El objetivo es crear una nueva clase de sgRNA que puedan modularse mediante otra molécula pequeña (como la teofilina), lo que permite activar o desactivar la edición genética en el organismo según sea necesario. Al concluir la primera ronda en noviembre de 2017, los jugadores habían presentado más de 90 000 diseños de ARN para su síntesis, la mayor cantidad de propuestas recibidas hasta la fecha. ^{[ 11 ]}

En respuesta a la epidemia de SARS-CoV-2, Eterna se unió a la colaboración OpenVaccine para desarrollar métodos de estabilización de moléculas de ARNm que pudieran almacenarse y transportarse sin necesidad de ultracongelación. Los participantes presentaron 6000 diseños para investigar la estabilidad de pequeñas moléculas de ARN a nivel de nucleótidos y utilizaron los resultados para diseñar nanoluciferasas estructuradas que se probaron para su degradación in vitro y para la expresión de proteínas in vivo. La investigación de OpenVaccine dio como resultado métodos y principios novedosos para el diseño de terapias de ARNm estabilizadas, incluidas vacunas con una vida útil potencialmente tres veces mayor que la actual. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

En 2019, Eterna lanzó el proyecto de ingeniería de ribosomas OpenRibosome en colaboración con el Laboratorio Jewett de la Universidad Northwestern para mejorar el plegamiento de ribosomas modificados de Escherichia coli en la plataforma de construcción de ribosomas acelulares iSAT. La producción de proteínas de veinte secuencias 16S y veinte secuencias 23S diseñadas por los participantes se está evaluando en una serie de cuatro iteraciones basadas en retroalimentación. Los ribosomas se están rediseñando como máquinas moleculares capaces de sintetizar polímeros únicos. ^{[ 14 ]}

EteRNA mantiene su propia lista actualizada de publicaciones. Las acciones humanas en el juego se utilizan tanto para lograr directamente un objetivo científico, como diseñar una forma de ARN deseada, como para mejorar la capacidad de las máquinas para diseñar ARN. ^{[ 15 ]}

• Ciencia ciudadana
• Foldit
• Juego con un propósito
• Lista de proyectos de crowdsourcing
• Juego serio

• Sitio web oficial
• Wiki Eterna