Por primera vez, un sistema de inteligencia artificial (IA) creó una serie de virus inéditos capaces de infectar y eliminar determinados tipos de bacterias. El avance abre nuevas posibilidades para combatir la resistencia bacteriana. Sin embargo, también plantea inquietudes sobre el posible uso indebido de esta tecnología para diseñar armas biológicas.
Desde hace varios años, la ciencia es capaz de sintetizar virus desde cero, los cuales suelen emplearse para desarrollar y evaluar fármacos antivirales y vacunas, además de ampliar el conocimiento sobre el comportamiento de estos microorganismos. No obstante, la producción de estos genomas virales se ha basado principalmente en la reproducción de patógenos o variantes previamente conocidas.
En contraste, un nuevo estudio realizado por científicos de la Universidad de Stanford y del Arc Institute logró que una IA diseñara virus simples, funcionales y nunca antes vistos a partir de información contenida en las secuencias genéticas de millones de animales, plantas, microbios, bacterias y virus presentes en la naturaleza.
Los modelos de IA se habían empleado para producir secuencias de ADN, algunas proteínas y complejos multicomponentes. Sin embargo, esta es la primera ocasión en que se diseña un genoma completo de manera artificial.
Los investigadores trabajaron con bacteriófagos, microorganismos caracterizados por poseer genomas relativamente pequeños, además de ser fáciles de sintetizar y manipular en condiciones controladas. Estos virus infectan exclusivamente bacterias, por lo que representan una herramienta con enorme potencial biotecnológico y una alternativa prometedora a los antibióticos para combatir infecciones bacterianas resistentes.
La creación de estos virus completamente nuevos se basó en Evo 1 y Evo 2, modelos fundacionales de IA desarrollados para aplicaciones de biología computacional. Ambos algoritmos fueron entrenados con millones de genomas pertenecientes a todos los dominios de la vida, con el objetivo de identificar y aprender patrones evolutivos complejos, entre ellos la manera en que los genes suelen organizarse, las secuencias que permanecen conservadas y las restricciones biológicas que permiten que un organismo siga siendo funcional.
El diseño experimental tomó como referencia al bacteriófago Phi X-174, capaz de infectar a la bacteria Escherichia coli (E. coli). El objetivo no era reproducir este virus, sino utilizarlo únicamente como guía para que los algoritmos generaran miles de genomas completamente nuevos con una arquitectura genética compatible con la infección de E. coli.
En otras palabras, los virus derivados de los genomas creados por la IA conservaban la organización funcional indispensable para reconocer a la bacteria, introducir su ADN, replicarlo, producir nuevas partículas virales y ensamblarlas correctamente. Sin embargo, las secuencias específicas de ADN diferían considerablemente de las observadas en los bacteriófagos presentes en la naturaleza.
16 nuevos virus creados por una IA
Posteriormente, los científicos evaluaron los genomas generados por la IA para seleccionar aquellos con mayores probabilidades de ser funcionales, tomando en cuenta aspectos como la organización de los genes, la presencia de elementos reguladores y otros criterios inspirados en la biología del bacteriófago Phi X-174.
Esta selección dio como resultado una muestra de 300 genomas, que fueron sintetizados artificialmente molécula por molécula en el laboratorio. Posteriormente, se introdujeron en bacterias E. coli con el propósito de comprobar si eran capaces de producir virus funcionales.
De los 300 genomas sintetizados, solo 16 dieron origen a bacteriófagos completamente funcionales, con secuencias inéditas, genes diferentes, nuevos elementos reguladores e incluso tamaños de genoma variables. El comportamiento de estos virus también mostró diferencias: mientras algunos infectaban a las bacterias con mayor rapidez, otros presentaban distintas capacidades para multiplicarse.
La investigación, publicada hoy en en la revista Science, también evaluó la capacidad de los bacteriófagos generados mediante IA para combatir bacterias resistentes. El experimento consistió en exponer una mezcla de fagos diseñados por IA y otra integrada por fagos naturales similares a Phi X-174 frente a cepas de E. coli que ya habían desarrollado resistencia a dicho virus.
DERECHOS DE AUTOR
Esta información pertenece a su autor original y fue recopilada del sitio https://es.wired.com/articulos/la-ia-alcanza-una-nueva-frontera-por-primera-vez-crea-virus-completamente-nuevos
