La inteligencia artificial puede dibujar gatos y escribir correos electrónicos. Ahora, la misma tecnología puede componer un genoma funcional.
Un equipo de investigación de California afirma que ha utilizado la IA para proponer nuevos códigos genéticos para virus, y ha conseguido que varios de estos virus se repliquen y eliminen bacterias.
Los científicos, con sede en la Universidad de Stanford y el instituto sin ánimo de lucro Arc Institute, ambos en Palo Alto, afirman que los gérmenes con ADN escrito por IA representan «el primer diseño generativo de genomas completos».
El trabajo, descrito en un artículo preliminar, tiene el potencial de crear nuevos tratamientos y acelerar la investigación sobre células diseñadas artificialmente. También es un «impresionante primer paso» hacia las formas de vida diseñadas por IA, afirma Jef Boeke, biólogo de NYU Langone Health, a quien MIT Technology Review proporcionó una copia anticipada del artículo.
Boeke afirma que el rendimiento de la IA fue sorprendentemente bueno y que sus ideas fueron inesperadas. «Vieron virus con nuevos genes, con genes truncados e incluso con diferentes órdenes y disposiciones genéticas», afirma.
Sin embargo, todavía no se trata de vida diseñada por IA. Esto se debe a que los virus no están vivos. Son más bien fragmentos renegados de código genético con genomas relativamente insignificantes y simples.
En el nuevo trabajo, los investigadores del Arc Institute trataron de desarrollar variantes de un bacteriófago —un virus que infecta a las bacterias— llamado phiX174, que solo tiene 11 genes y unas 5000 letras de ADN.
Para ello, utilizaron dos versiones de una IA llamada Evo, que funciona según los mismos principios que los grandes modelos lingüísticos como ChatGPT. En lugar de alimentarlos con libros de texto y entradas de blog para que aprendieran, los científicos entrenaron los modelos con los genomas de otros 2 millones de virus bacteriófagos.
Pero, ¿tendrían sentido los genomas propuestos por la IA? Para averiguarlo, los investigadores de California imprimieron químicamente 302 de los diseños genómicos como cadenas de ADN y luego los mezclaron con bacterias E. coli.
Eso condujo a un profundo momento de «la IA está aquí» cuando, una noche, los científicos vieron placas de bacterias muertas en sus placas de Petri. Más tarde tomaron fotografías con microscopio de las diminutas partículas virales, que parecen puntos borrosos.
«Fue bastante impactante ver esa esfera generada por la IA», afirma Brian Hie, que dirige el laboratorio del Arc Institute donde se llevó a cabo el trabajo.
En total, 16 de los 302 diseños acabaron funcionando, es decir, el fago diseñado por ordenador comenzó a replicarse, acabando por romper las bacterias y matándolas.
- Craig Venter, que creó algunos de los primeros organismos con ADN fabricado en laboratorio hace casi dos décadas, afirma que los métodos de IA le parecen «una versión más rápida de los experimentos de prueba y error».
Por ejemplo, cuando un equipo dirigido por él logró crear una bacteria con un genoma impreso en laboratorio en 2008, fue tras un largo proceso de prueba y error con diferentes genes. «Hicimos la versión manual de la IA: revisamos la literatura y tomamos lo que se sabía», afirma.
Pero la velocidad es precisamente la razón por la que se apuesta por que la IA transformará la biología. Los nuevos métodos ya obtuvieron un Premio Nobel en 2024 por predecir las formas de las proteínas. Y los inversores están apostando miles de millones por que la IA pueda encontrar nuevos medicamentos. Esta semana, una empresa de Boston, Lila, recaudó 235 millones de dólares para construir laboratorios automatizados gestionados por inteligencia artificial.
Los virus diseñados por ordenador también podrían tener usos comerciales. Por ejemplo, los médicos han probado en ocasiones la «terapia con fagos» para tratar a pacientes con infecciones bacterianas graves. Se están realizando pruebas similares para curar la podredumbre negra de la col, también causada por bacterias.
«Sin duda, esta tecnología tiene un gran potencial», afirma Samuel King, el estudiante que encabezó el proyecto en el laboratorio de Hei. Señala que la mayoría de las terapias génicas utilizan virus para introducir genes en el organismo de los pacientes, y que la IA podría desarrollar otros más eficaces.
Los investigadores de Stanford afirman que han evitado deliberadamente enseñar a su IA sobre virus que pueden infectar a las personas. Sin embargo, este tipo de tecnología crea el riesgo de que otros científicos, por curiosidad, buenas intenciones o malicia, puedan aplicar estos métodos a patógenos humanos, explorando nuevas dimensiones de letalidad.
«Un área en la que insto a extremar la precaución es cualquier investigación sobre la mejora viral, especialmente cuando es aleatoria y no se sabe qué se va a obtener», afirma Venter. «Si alguien hiciera esto con la viruela o el ántrax, me preocuparía mucho».
Sigue siendo una incógnita si una IA puede generar un genoma auténtico para un organismo más grande. Por ejemplo, la E. coli tiene aproximadamente mil veces más código de ADN que la phiX174. «La complejidad se dispararía de asombrosa a… mucho más que el número de partículas subatómicas del universo», afirma Boeke.
Además, todavía no existe una forma fácil de probar los diseños de IA para genomas más grandes. Si bien algunos virus pueden «iniciarse» a partir de una sola cadena de ADN, ese no es el caso de una bacteria, un mamut o un ser humano. En su lugar, los científicos tendrían que cambiar gradualmente una célula existente mediante ingeniería genética, un proceso que sigue siendo laborioso.
A pesar de ello, Jason Kelly, director ejecutivo de Ginkgo Bioworks, una empresa de ingeniería celular de Boston, afirma que precisamente ese esfuerzo es necesario. Cree que podría llevarse a cabo en laboratorios «automatizados» en los que se proponen y prueban genomas y los resultados se transmiten a la IA para su mejora.
«Sería un hito científico a escala nacional, ya que las células son los componentes básicos de toda la vida», afirma Kelly. «Estados Unidos debería asegurarse de ser el primero en conseguirlo»
