La IA le Declara la Guerra a la E. coli: Científicos Crean Virus a Medida con Inteligencia Artificial
Los primeros genomas virales diseñados con la asistencia de un sistema de inteligencia artificial (IA) son una realidad tangible. Investigadores de la prestigiosa Universidad de Stanford, en los Estados Unidos, consiguieron, por primera vez, engendrar un genoma con la capacidad de detectar y erradicar cepas de Escherichia coli (E. coli). Este hito científico abre un abanico de posibilidades en la exploración de nuevas estrategias para enfrentar la creciente y preocupante crisis de resistencia a los antibióticos, un problema de salud pública de dimensiones globales.
Hasta el momento, los modelos de IA habían sido empleados con éxito en la «producción de secuencias de ADN», ciertas proteínas y complejos multicomponentes. Sin embargo, esta representa la primera ocasión en la que se diseña un genoma completo de manera artificial, marcando un antes y un después en la biotecnología.
Brian Hie, coautor del estudio y biólogo computacional de la Universidad de Stanford, expresó con entusiasmo: “Es la primera vez que los sistemas de IA pueden escribir secuencias coherentes a escala genómica. El siguiente paso es la vida generada por IA”. Una declaración que, sin duda, invita a la reflexión sobre el futuro de la biología sintética y sus implicaciones éticas.
El Virus a la Carta: Phi-X174 como Punto de Partida
Para llevar a cabo este experimento de vanguardia, los investigadores se valieron de los modelos Evo 1 y Evo 2, herramientas computacionales con la capacidad de analizar y generar secuencias de ADN, ARN y proteínas. Como plantilla de diseño, eligieron el virus Phi-X174, un viejo conocido de la ciencia que sirvió como punto de partida para la IA. Este fago simple de ADN monocatenario, con sus más de 5,380 nucleótidos distribuidos en 11 genes, posee las características necesarias para infectar a sus huéspedes y replicarse en ellos. Vamos, un virus con todas las letras.
Antes de la generación de los nuevos genomas, Evo 1 y Evo 2 fueron sometidos a un intenso entrenamiento con más de dos millones de secuencias de bacteriófagos (esos virus que tienen la mala costumbre de infectar bacterias). La capacitación, basada en aprendizaje supervisado, «permitió ajustar los sistemas para crear genomas similares al Phi-X174, pero capaces de atacar específicamente cepas de E. coli, en particular aquellas resistentes a antibióticos.» Es decir, la IA aprendió a diseñar virus con puntería.
De Miles de Candidatos, 16 Campeones Anti-E. coli
La IA, una vez puesta a trabajar, produjo miles de posibles secuencias de bacteriófagos, de las cuales se seleccionaron 302 genomas viables. La mayoría de ellos compartían más del 40 % de identidad de nucleótidos con el Phi-X174, pero algunos exhibían secuencias codificantes inéditas, lo que sugiere que el sistema fue capaz de idear no solo variaciones, sino también un genoma completamente nuevo. ¡La IA sacando chapa de creatividad!
El ADN de estos genomas diseñados fue sintetizado e insertado en bacterias para cultivar los nuevos fagos, que posteriormente se sometieron a pruebas rigurosas en E. coli para comprobar su capacidad de infección y eliminación. Imaginen la escena: el laboratorio convertido en un campo de batalla microscópico.
El resultado fue sorprendente: alrededor de 16 de los 302 bacteriófagos generados mostraron una notable habilidad para hospedarse en la bacteria, infectarla y eliminar tres cepas distintas de E. coli, un logro que la versión original del Phi-X174 no había podido conseguir. “Fue un resultado sorprendente y realmente emocionante para nosotros, porque demuestra que este método podría ser potencialmente muy útil para la terapéutica”, afirma Samuel King, investigador de Stanford y coautor del trabajo.
Un Futuro Prometedor, Pero con Cautela
Los autores del estudio aclaran que los modelos de IA, al menos por ahora, no tienen la capacidad de crear virus de forma completamente autónoma. «La generación del genoma habría sido imposible sin la intervención, guía y filtrado del equipo científico.» Es decir, la IA es una herramienta poderosa, pero necesita de la mano humana. Aún así, confían en que su enfoque pueda aplicarse en el futuro para diseñar virus con el potencial de tratar diversos problemas de salud pública, entre ellos la resistencia bacteriana, un tema que nos quita el sueño a más de uno.
El estudio, disponible en el servidor bioRxiv, aún no ha sido revisado por pares, un paso fundamental para validar los resultados. Pese a ello, sus autores sostienen que su trabajo demuestra el enorme potencial de la IA para desarrollar nuevas biotecnologías y terapias contra agentes patógenos resistentes. “Esperamos que una estrategia como esta pueda complementar las existentes en fagoterapia y, algún día, ampliar las terapias dirigidas a patógenos de preocupación mundial. Existen muchas funciones biológicas a las que solo se puede acceder si se logra diseñar genomas completos”, concluye Hie. En resumen, la IA se suma a la lucha contra las superbacterias, y eso, sin duda, es una buena noticia.
