Científicos de Stanford lograron diseñar genomas completos desde cero mediante inteligencia artificial, lo que podría abrir una nueva era para la medicina, pero también preocupación para bioseguridad global.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, anunció este jueves que han logrado utilizar inteligencia artificial generativa para diseñar y producir, por primera vez en la historia y partiendo completamente desde cero, genomas de virus artificiales viables y funcionales.
El estudio, publicado en la revista Science, describe cómo los científicos crearon en un laboratorio seguro 16 virus sintéticos, denominados bacteriófagos, capaces de replicarse e infectar bacterias específicas de manera exitosa.
Este método busca abrir el camino hacia terapias avanzadas y personalizadas para combatir infecciones causadas por superbacterias que han desarrollado resistencia a los antibióticos convencionales.
El idioma de la vida traducido por la computadora
Para alcanzar este logro, los científicos entrenaron modelos de inteligencia artificial llamados Evo 1 y Evo 2 utilizando la información genética de millones de genomas naturales provenientes de virus, bacterias, plantas y personas.
El funcionamiento de esta tecnología es similar al de los conocidos modelos de lenguaje de texto como ChatGPT; sin embargo, en lugar de predecir secuencias de palabras para escribir un párrafo, estos algoritmos aprenden a predecir y combinar las complejas secuencias químicas de ADN que conforman las instrucciones básicas de la vida.
El avance representa una transición tecnológica sin precedentes en el diseño biológico, ya que anteriormente los científicos solo habían logrado diseñar componentes individuales, tales como genes o proteínas específicas, pero la creación de un genoma completo y autónomo permanecía inaccesible.
"Esta es la primera vez que se utiliza la IA generativa para diseñar un genoma completo, es algo que puede replicarse y tener otras funciones dentro de las células... esto era territorio nuevo para nosotros", señaló Brian Hie, profesor asistente de la Universidad de Stanford y líder del proyecto, en una entrevista concedida a la cadena británica BBC.
En las pruebas de laboratorio, estos virus demostraron ser sumamente específicos con sus objetivos, exhibiendo mutaciones completamente nuevas y longitudes de genoma variables que los diferencian de cualquier organismo natural conocido.
De la pantalla al laboratorio: el experimento con bacterias
Los científicos tomaron como plantilla de diseño al bacteriófago natural ΦX174, un virus pequeño y ampliamente estudiado que infecta de forma natural a la bacteria Escherichia coli.
Los investigadores utilizaron este virus como plantilla inicial de trabajo para que la inteligencia artificial elaborara miles de nuevos diseños basados en ella.
El equipo de investigación seleccionó posteriormente los 302 diseños generados por computadora más prometedores y los sintetizó químicamente en el laboratorio; y de estos, quedaron 16.
El estudiante de doctorado de Stanford, Samuel King, relató a la BBC que el equipo observó los resultados durante la madrugada, esperando ver señales claras de que los virus atacaban a las bacterias cultivadas en placas de Petri, lo que desató aplausos espontáneos en el laboratorio al confirmarse el éxito de 16 variantes funcionales que erradicaron las bacterias.
En las pruebas de laboratorio, estos virus demostraron ser sumamente específicos con sus objetivos, exhibiendo mutaciones completamente nuevas y longitudes de genoma variables que los diferencian de cualquier organismo natural conocido.
Además, al ser probados en conjunto, estos virus artificiales lograron superar con rapidez la resistencia que las bacterias de E. coli habían desarrollado frente a los virus naturales.
Ante esta realidad, los expertos advierten que las regulaciones actuales en materia de salud no están preparadas para supervisar el desarrollo vertiginoso de la genómica generativa
Los desafíos de bioseguridad frente a la vida programada
A pesar de los extraordinarios beneficios médicos que promete esta tecnología en el desarrollo de terapias adaptativas contra patógenos en rápida evolución, la capacidad de programar genomas completos desde una computadora también despierta preocupación sobre el riesgo de que actores maliciosos intenten crear enfermedades artificiales.
El algoritmo utilizado, Evo 2, es de código abierto y se encuentra disponible de forma gratuita para que cualquier persona lo descargue y diseñe nuevos genomas.
Ante esta realidad, los expertos advierten que las regulaciones actuales en materia de salud no están preparadas para supervisar el desarrollo vertiginoso de la genómica generativa.
"La pregunta ya no es si existirá el diseño generativo de genomas virales. Es si la sociedad puede construir una supervisión que permita que se desarrollen sus beneficios al tiempo que evita que cause daños graves", advirtieron Thomas Inglesby y Moritz Hanke, investigadores del Centro para la Seguridad de la Salud de la Universidad Johns Hopkins, en un artículo de análisis complementario publicado en Science.
Para mitigar estos riesgos de manera proactiva, los investigadores de Stanford tomaron medidas rigurosas durante el proyecto, tales como limitar el entrenamiento de la inteligencia artificial para que no incluyera secuencias de virus que infectan a plantas o animales complejos, trabajar únicamente con virus inofensivos para los humanos y realizar todos los experimentos dentro de un laboratorio de alta seguridad.
Sin embargo, según se reporta en medios como Financial Times o la BBC, la comunidad científica insiste en que las futuras investigaciones de genomas completos deberán integrar asesores de seguridad biológica desde el primer momento.
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