Por primera vez, un sistema de inteligencia artificial (IA) ha creado una serie de virus inéditos capaces de infectar y eliminar ciertos tipos de bacterias. Este avance abre nuevas posibilidades en la lucha contra la resistencia bacteriana, aunque también genera preocupaciones sobre el uso indebido de esta tecnología para la creación de armas biológicas.
Durante años, la ciencia ha logrado sintetizar virus desde cero, los cuales se utilizan para desarrollar y evaluar fármacos antivirales y vacunas, además de ampliar el conocimiento sobre el comportamiento de estos microorganismos. Sin embargo, la producción de estos genomas virales se ha centrado principalmente en la reproducción de patógenos o variantes ya conocidas.
Un avance significativo en la biotecnología
Un nuevo estudio realizado por científicos de la Universidad de Stanford y del Arc Institute ha logrado que una IA diseñe virus simples, funcionales y nunca antes vistos, utilizando información de las secuencias genéticas de millones de animales, plantas, microbios, bacterias y virus presentes en la naturaleza.
Los investigadores se enfocaron en los bacteriófagos, microorganismos que poseen genomas relativamente pequeños y son fáciles de sintetizar y manipular en condiciones controladas. Estos virus infectan exclusivamente bacterias, lo que los convierte en una herramienta biotecnológica con un gran potencial y una alternativa prometedora a los antibióticos para combatir infecciones bacterianas resistentes.
Creación de virus innovadores
La creación de estos virus completamente nuevos se basó en Evo 1 y Evo 2, modelos de IA desarrollados para aplicaciones de biología computacional. Ambos algoritmos fueron entrenados con millones de genomas de todos los dominios de la vida, con el objetivo de identificar y aprender patrones evolutivos complejos, incluyendo la organización de los genes y las secuencias conservadas que permiten que un organismo funcione adecuadamente.
El diseño experimental se basó en el bacteriófago Phi X-174, que infecta a la bacteria Escherichia coli (E. coli). El objetivo no era reproducir este virus, sino utilizarlo como guía para que los algoritmos generaran miles de genomas completamente nuevos con una arquitectura genética que permitiera la infección de E. coli.
Resultados sorprendentes
Los virus derivados de los genomas creados por la IA mantuvieron la organización funcional necesaria para reconocer a la bacteria, introducir su ADN, replicarlo, producir nuevas partículas virales y ensamblarlas correctamente. Sin embargo, las secuencias específicas de ADN variaron considerablemente respecto a las observadas en los bacteriófagos naturales.
Los científicos evaluaron los genomas generados por la IA para seleccionar aquellos con mayor probabilidad de ser funcionales, considerando la organización de los genes y la presencia de elementos reguladores. Esta selección resultó en una muestra de 300 genomas, que fueron sintetizados artificialmente en el laboratorio y luego introducidos en bacterias E. coli para comprobar su capacidad de producir virus funcionales.
De los 300 genomas sintetizados, solo 16 dieron lugar a bacteriófagos completamente funcionales, con secuencias inéditas, genes diferentes y nuevos elementos reguladores. Además, el comportamiento de estos virus mostró variaciones: algunos infectaban a las bacterias más rápidamente, mientras que otros tenían diferentes capacidades de multiplicación.
La investigación, publicada en la revista Science, también analizó la eficacia de los bacteriófagos generados por IA contra bacterias resistentes. El experimento consistió en exponer una mezcla de fagos diseñados por IA y otra de fagos naturales similares a Phi X-174 a cepas de E. coli que ya habían desarrollado resistencia a dicho virus.