La inteligencia artificial logra crear genomas funcionales por primera vez en la historia
La inteligencia artificial puede dibujar imágenes de gatos y escribir correos electrónicos. Ahora, la misma tecnología puede componer un genoma funcional.
Un equipo de investigación en California afirma haber utilizado IA para proponer nuevos códigos genéticos para virus, logrando que varios de estos virus se repliquen y maten bacterias. Los científicos, con base en la Universidad de Stanford y el Arc Institute sin fines de lucro, ambos en Palo Alto, dicen que los gérmenes con ADN escrito por IA representan «el primer diseño generativo de genomas completos».
Un hito científico impresionante
El trabajo, descrito en un documento preprint, tiene el potencial de crear nuevos tratamientos y acelerar la investigación en células artificialmente diseñadas. También es un «primer paso impresionante» hacia formas de vida diseñadas por IA, según Jef Boeke, biólogo en NYU Langone Health.
Boeke dice que el rendimiento de la IA fue sorprendentemente bueno y que sus ideas fueron inesperadas. «Vieron virus con genes nuevos, con genes truncados, e incluso diferentes órdenes y arreglos de genes», explica.
Sin embargo, esto aún no es vida diseñada por IA. Esto se debe a que los virus no están vivos; son más como fragmentos rebeldes de código genético con genomas relativamente pequeños y simples.
Cómo funciona la tecnología
En el nuevo trabajo, los investigadores del Arc Institute buscaron desarrollar variantes de un bacteriófago —un virus que infecta bacterias— llamado phiX174, que tiene solo 11 genes y aproximadamente 5,000 letras de ADN.
Para hacerlo, utilizaron dos versiones de una IA llamada Evo, que funciona con los mismos principios que los modelos de lenguaje grandes como ChatGPT. En lugar de alimentarlos con libros de texto y publicaciones de blog para aprender, los científicos entrenaron los modelos con los genomas de aproximadamente 2 millones de otros virus bacteriófagos.
El momento decisivo
Pero, ¿tendrían sentido los genomas propuestos por la IA? Para averiguarlo, los investigadores de California imprimieron químicamente 302 de los diseños de genoma como cadenas de ADN y luego las mezclaron con bacterias E. coli.
Esto llevó a un profundo momento de «la IA está aquí» cuando, una noche, los científicos vieron placas de bacterias muertas en sus placas de Petri. Posteriormente tomaron fotos microscópicas de las partículas virales diminutas, que parecen puntos difusos.
«Eso fue bastante impactante, simplemente ver, como, esta esfera generada por IA», dice Brian Hie, quien lidera el laboratorio en el Arc Institute donde se realizó el trabajo.
En total, 16 de los 302 diseños terminaron funcionando: es decir, los fagos diseñados por computadora comenzaron a replicarse, eventualmente atravesando las bacterias y matándolas.
Perspectivas de expertos
J. Craig Venter, quien creó algunos de los primeros organismos con ADN hecho en laboratorio hace casi dos décadas, dice que los métodos de IA le parecen «solo una versión más rápida de experimentos de ensayo y error».
Por ejemplo, cuando un equipo que él dirigió logró crear una bacteria con un genoma impreso en laboratorio en 2008, fue después de un largo proceso de prueba y error testando diferentes genes. «Hicimos la versión manual de IA: revisando la literatura, tomando lo que se conocía», dice.
Pero la velocidad es exactamente por lo que las personas están apostando que la IA transformará la biología. Los nuevos métodos ya reclamaron un Premio Nobel en 2024 por predecir formas de proteínas. E inversores están apostando miles de millones de que la IA puede encontrar nuevos medicamentos.
Aplicaciones comerciales y terapéuticas
Los virus diseñados por computadora también podrían encontrar usos comerciales. Por ejemplo, los médicos a veces han intentado la «terapia de fagos» para tratar pacientes con infecciones bacterianas graves. Pruebas similares están en curso para curar el repollo de la pudrición negra, también causada por bacterias.
«Definitivamente hay mucho potencial para esta tecnología», dice Samuel King, el estudiante que encabezó el proyecto en el laboratorio de Hei. Señala que la mayoría de la terapia génica usa virus para transportar genes a los cuerpos de los pacientes, y la IA podría desarrollar otros más efectivos.
Preocupaciones de seguridad
Los investigadores de Stanford dicen que propositivamente no han enseñado a su IA sobre virus que pueden infectar personas. Pero este tipo de tecnología sí crea el riesgo de que otros científicos —por curiosidad, buenas intenciones o malicia— puedan dirigir los métodos hacia patógenos humanos, explorando nuevas dimensiones de letalidad.
«Un área donde insto extrema precaución es cualquier investigación de mejora viral, especialmente cuando es aleatoria, así que no sabes lo que estás obteniendo», dice Venter. «Si alguien hiciera esto con viruela o ántrax, tendría graves preocupaciones».
El futuro de los genomas diseñados por IA
Si una IA puede generar un genoma auténtico para un organismo más grande sigue siendo una pregunta abierta. Por ejemplo, E. coli tiene aproximadamente mil veces más código de ADN que phiX174. «La complejidad se dispararía de asombrosa a… muchísimo más que el número de partículas subatómicas en el universo», dice Boeke.
Además, aún no hay una forma fácil de probar diseños de IA para genomas más grandes. Mientras que algunos virus pueden «arrancar» desde solo una cadena de ADN, ese no es el caso con una bacteria, un mamut o un humano. Los científicos tendrían que cambiar gradualmente una célula existente con ingeniería genética, un proceso aún laborioso.
A pesar de eso, Jason Kelly, CEO de Ginkgo Bioworks, una empresa de ingeniería celular en Boston, dice que exactamente tal esfuerzo es necesario. Cree que podría llevarse a cabo en laboratorios «automatizados» donde los genomas se proponen y prueban, y los resultados se retroalimentan a la IA para mayor mejora.
«Esto sería un hito científico a escala nacional, ya que las células son los bloques de construcción de toda la vida», dice Kelly. «Estados Unidos debería asegurarse de llegar primero».
Este avance marca un momento crucial en la intersección entre la inteligencia artificial y la biotecnología, abriendo posibilidades sin precedentes para el diseño de vida artificial y tratamientos médicos revolucionarios, aunque también plantea importantes cuestiones éticas y de seguridad que la comunidad científica deberá abordar cuidadosamente.
