Una inteligencia artificial logró crear por primera vez virus funcionales desde cero, un avance que podría ayudar a combatir infecciones resistentes a antibióticos y obliga a replantear los límites de la bioseguridad

La inteligencia artificial ya no solo puede generar texto, imágenes o código informático. Investigadores de Estados Unidos utilizaron esta tecnología para diseñar genomas completos de virus que después fueron creados físicamente en laboratorio y demostraron ser capaces de funcionar y reproducirse.

Según información de BBC, el experimento representa la primera ocasión en que genomas virales completos diseñados mediante IA producen virus funcionales. Los científicos trabajaron exclusivamente con bacteriófagos, virus que infectan bacterias y que, en este caso, fueron desarrollados para atacar a E. coli, por lo que no representan una amenaza para los seres humanos.

De 302 diseños generados por inteligencia artificial que fueron seleccionados y sintetizados en laboratorio, 16 consiguieron eliminar la bacteria E. coli.

Inteligencia Artificial

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El resultado abre una posibilidad médica concreta: utilizar virus diseñados específicamente para combatir bacterias que ya no responden a determinados antibióticos.

¿Cómo puede una inteligencia artificial diseñar un virus?

El procedimiento tiene ciertas similitudes con el funcionamiento de modelos como ChatGPT, aunque en lugar de aprender relaciones entre palabras, estos sistemas estudian las secuencias que forman el código genético.

Los investigadores utilizaron modelos conocidos como Evo1 y Evo2, entrenados con grandes cantidades de información genética procedente de virus, bacterias, plantas y seres humanos.

Brian Hie, profesor adjunto de la Universidad de Stanford, explicó a BBC que la investigación supone un nuevo nivel de complejidad para la IA generativa.

“Es la primera vez que se utiliza la IA generativa para diseñar un genoma completo”.

Después del entrenamiento inicial, los modelos fueron ajustados para generar secuencias correspondientes a bacteriófagos, que únicamente infectan determinadas bacterias.

El objetivo era comprobar si una computadora podía diseñar desde cero una secuencia genética completa que, una vez sintetizada, fuera capaz de comportarse como un virus real.

¿Cómo comprobaron que los virus funcionaban?

Los científicos seleccionaron 302 diseños considerados prometedores y fabricaron físicamente esas secuencias genéticas en el laboratorio.

Posteriormente colocaron los nuevos fagos en placas de Petri donde crecía una capa de E. coli.

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La señal que buscaban era sencilla: si aparecían espacios transparentes sobre la superficie cubierta de bacterias, significaba que los virus estaban atacando y destruyendo las células bacterianas.

Samuel King, estudiante de doctorado que participó en el proyecto, relató a BBC que las primeras señales aparecieron durante las primeras horas de observación.

“Empezábamos a ver zonas claras y era realmente emocionante”.

De los diseños probados, 16 produjeron fagos capaces de eliminar E. coli.

¿Para qué podrían servir virus diseñados con IA?

Una de las aplicaciones más relevantes está relacionada con la resistencia a los antibióticos.

Algunas bacterias evolucionan hasta dejar de responder a los medicamentos utilizados normalmente para combatirlas. Esto obliga a buscar tratamientos distintos.

Los bacteriófagos representan una alternativa porque infectan y destruyen bacterias específicas.

La posibilidad de diseñarlos mediante inteligencia artificial podría facilitar, en el futuro, la creación de fagos adaptados para atacar bacterias concretas.

Hie considera que esta tecnología podría contribuir al desarrollo de nuevos medicamentos y terapias y, eventualmente, mejorar la capacidad para tratar determinadas enfermedades.

El profesor Marc Güell, del laboratorio de biología sintética de la Universidad Pompeu Fabra, calificó el trabajo como un “punto de inflexión muy significativo”.

La razón es que los investigadores empiezan a pasar de estudiar la biología existente a diseñar sistemas biológicos desde una computadora.

¿Por qué también preocupa este avance?

La misma capacidad que podría utilizarse para diseñar tratamientos también genera interrogantes sobre qué sucedería si herramientas similares fueran empleadas para crear virus peligrosos.

Thomas Inglesby y Moritz Hanke, investigadores del Centro para la Seguridad Sanitaria de la Universidad Johns Hopkins, advirtieron en un comentario publicado junto con el estudio en la revista Science que los resultados plantean “cuestiones urgentes de bioseguridad y bioprotección”.

Para los especialistas, la discusión ya no gira únicamente alrededor de si será posible diseñar genomas virales mediante inteligencia artificial, sino sobre cómo impedir que esa capacidad provoque daños.

Entre las medidas que consideran necesarias está evitar investigaciones destinadas a diseñar virus con potencial para producir enfermedades.

¿Qué hicieron los científicos para reducir los riesgos?

El equipo aplicó varias barreras durante el experimento.

Los investigadores excluyeron del entrenamiento los virus capaces de infectar organismos complejos, centraron el proyecto exclusivamente en bacteriófagos y realizaron los experimentos dentro de instalaciones con medidas de seguridad.

El trabajo tampoco buscó desarrollar virus que infectaran personas.

Hie sostiene que estas restricciones y los mecanismos actuales de supervisión pueden contribuir a evitar usos peligrosos de la tecnología mientras continúan las investigaciones.

¿La IA podría diseñar organismos vivos completos?

Todavía existe una distancia considerable.

Los virus no se consideran organismos vivos porque necesitan células de otros organismos para reproducirse.

Además, existe una diferencia enorme entre el tamaño del código genético utilizado en este experimento y el de una célula.

El genoma del bacteriófago estudiado tiene alrededor de 5 mil 400 pares de bases, que pueden entenderse como las “letras” que forman sus instrucciones genéticas.

En comparación:

• El genoma más pequeño conocido de una célula viva ronda los 500 mil pares de bases.
• El genoma humano contiene aproximadamente 3 mil millones de pares de bases.

Diseñar organismos vivos completos requeriría, por tanto, un salto mucho mayor en complejidad.

Hie considera que intentarlo con organismos simples requeriría mucho trabajo, aunque señaló que “no sería imposible”.

¿Por qué este experimento marca un cambio para la inteligencia artificial?

Hasta ahora, buena parte del desarrollo de la IA generativa se ha concentrado en producir información digital. Este experimento muestra una transición distinta: pasar de los bits de una computadora a estructuras biológicas físicas.

Patrick Cai, profesor de genómica sintética del Instituto de Biotecnología de Manchester, calificó el estudio como un “hito importante” porque indica que estos modelos comienzan a aprender algunos de los principios de diseño producidos por millones de años de evolución.

El siguiente desafío será determinar hasta dónde puede avanzar esta capacidad sin aumentar los riesgos.

Los 16 virus que funcionaron contra E. coli representan todavía un experimento limitado y controlado, pero demuestran algo que hasta ahora no se había conseguido: una inteligencia artificial puede proponer un genoma viral completo, convertir ese código digital en materia física y conseguir que el resultado cumpla la función biológica para la que fue diseñado.