El revolucionario diseño de virus completamente nuevos mediante inteligencia artificial

La inteligencia artificial se ha utilizado para diseñar virus completamente nuevos que son totalmente funcionales y pueden replicarse en el laboratorio, según anunciaron investigadores de Estados Unidos.

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Es la primera vez que se diseñan genomas completos con éxito mediante inteligencia artificial.

Los 16 nuevos virus resultantes fueron creados para infectar bacterias y no representan ninguna amenaza para los seres humanos.

Este avance ha sido calificado como un “punto de inflexión muy significativo” en la ciencia, que podría inaugurar una nueva era en el tratamiento de enfermedades.

Sin embargo, los expertos también han advertido que los virus diseñados con IA plantean preocupaciones “urgentes” en materia de seguridad.

Las herramientas de inteligencia artificial están avanzando rápidamente y ya se han utilizado para diseñar nuevos antibióticos.

Pero eso es relativamente sencillo comparado con diseñar un nuevo virus viable desde cero.

“Este es un paso más en la complejidad que puede diseñar la IA generativa; es la primera vez que se utiliza la IA generativa para diseñar un genoma completo, algo que puede replicarse y tener otras funciones dentro de las células... esto era un territorio nuevo para nosotros”, le dijo a la BBC Brian Hie, profesor adjunto de la Universidad de Stanford.

La IA aprende el lenguaje de la vida

Esta tecnología funciona de forma similar a los grandes modelos de lenguaje, como ChatGPT, que predicen secuencias de texto.

En este caso, los modelos de IA, conocidos como Evo1 y Evo2, predicen el lenguaje de la vida en lugar de palabras.

Los modelos de IA fueron entrenados con códigos genéticos de virus, bacterias, plantas y personas.

Posteriormente, se perfeccionaron para producir un tipo de virus, conocido como bacteriófago, que infecta únicamente a especies específicas de bacterias.

Los investigadores de Stanford seleccionaron los 302 diseños de IA más prometedores y los sintetizaron en el laboratorio. De estos, 16 demostraron ser eficaces para eliminar la bacteria E.coli.

Samuel King, estudiante de doctorado en ese laboratorio, dijo que se dieron cuenta de que los fagos estaban funcionando en las primeras horas de la mañana.

Los fagos se colocaron en placas de Petri con una capa de bacterias creciendo sobre ellas y los científicos esperaron señales de que sus nuevos virus estuvieran disfrutando del festín.

“Empezamos a ver zonas claras y fue realmente emocionante”, dice King. Cuando se compartieron los resultados con el resto del equipo, “la sala estalló espontáneamente en aplausos”, recuerda Hie.

El desarrollo de nuevos fagos podría dar lugar a nuevas formas de tratar infecciones que se han vuelto resistentes a los antibióticos.

Pero este avance también pone de manifiesto la capacidad de la IA para diseñar nueva biología que va más allá del mundo natural, lo que se conoce como biología sintética.

Hie argumenta que esto tiene el potencial de “mejorar enormemente la salud humana” mediante el desarrollo de nuevos fármacos y terapias.

Sin embargo, ya se han planteado preocupaciones de que la misma tecnología pueda utilizarse con fines maliciosos para crear nuevas enfermedades.

En un comentario que acompaña a la publicación sobre este nuevo desarrollo en la revista Science, Thomas Inglesby y Moritz Hanke, del Centro para la Seguridad Sanitaria de la Universidad Johns Hopkins, escribieron que los hallazgos plantean “cuestiones urgentes de bioseguridad y bioprotección”.

Afirmaron que ya no se trata de “si existirá el diseño generativo de genomas virales”, sino de si se puede utilizar sin “causar daños graves”.

Por ejemplo, dijeron que no se debería investigar los nuevos virus con potencial para causar enfermedades.

Los propios investigadores tomaron medidas para maximizar la seguridad.

Excluyeron de la base de datos de entrenamiento los virus que podían infectar organismos complejos, realizaron la investigación con fagos en lugar de virus que infectan a las personas y todo se realizó en un laboratorio seguro.

Hie argumenta que las medidas de seguridad existentes contribuyen en gran medida a “garantizar que la tecnología se utilice para el bien”.

De los bits de las computadoras a los átomos

Los virus no están vivos y la IA necesitaría otro salto significativo para generar organismos vivos.

El código genético del fago tiene aproximadamente 5.400 pares de bases (letras). El genoma más pequeño de una célula viva tiene alrededor de 500.000 pares de bases.

El genoma humano tiene tres mil millones de pares de bases.

Hie afirma que “probablemente requeriría mucho trabajo, pero no sería imposible” intentar crear algunos organismos simples, y que están “definitivamente interesados en trabajar para lograrlo”.

El profesor Marc Güell, del laboratorio de biología sintética de la Universidad Pompeu Fabra en España, apuntó que el estudio supone un “punto de inflexión muy significativo” porque, “por primera vez en la historia, estamos empezando a diseñar la biología en una computadora”.

Dijo que esto “nos permite soñar con posibilidades apasionantes para abordar los mayores desafíos de la humanidad”, como el desarrollo de fagos para combatir enfermedades, enzimas para tratar trastornos genéticos y anticuerpos que podrían utilizarse en inmunoterapia.

El profesor Patrick Cai, catedrático de genómica sintética del Instituto de Biotecnología de Manchester, afirmó que el estudio representa un “hito importante”.

“Su importancia va mucho más allá de los fagos: sugiere que los modelos de lenguaje genómico están empezando a aprender los principios de diseño codificados por la evolución, lo que abre la puerta a la escritura de genomas asistida por IA”.