La inteligencia artificial (IA) está ampliando sus capacidades más allá de generar textos o imágenes: ahora también puede diseñar virus funcionales desde cero. Un equipo de investigadores liderado por Brian Hie y Samuel King, de la Universidad de Stanford, ha logrado crear los primeros virus desarrollados por IA capaces de atacar bacterias Escherichia coli resistentes a los antibióticos.
Cómo se diseña un virus desde un ordenador
El proceso comenzó con el uso de dos modelos de IA llamados Evo 1 y Evo 2, especializados en el análisis y generación de secuencias de ADN, ARN y proteÃnas. Estos sistemas fueron entrenados inicialmente con más de dos millones de genomas de bacteriófagos (virus que infectan bacterias), lo que les permitió aprender patrones genéticos complejos y relaciones funcionales entre genes.
Para guiar el diseño, los investigadores eligieron un virus sencillo como plantilla: el ΦX174, que contiene 11 genes en una cadena de ADN de 5 386 nucleótidos. Esta referencia sirvió como punto de partida para que la IA generara variaciones con la capacidad de infectar cepas especÃficas de E. coli, incluyendo aquellas que no responden a tratamientos convencionales.
El desafÃo no era menor. A diferencia de diseñar una proteÃna individual, escribir un genoma completo requiere entender las complejas interacciones entre genes, cómo se regulan y replican, y qué funciones cumplen en conjunto. Es como pedirle a un sistema que no solo escriba una novela coherente, sino que también funcione como manual de instrucciones para construir un organismo funcional.
Del diseño digital al laboratorio
Tras generar miles de secuencias potenciales, el equipo seleccionó 302 genomas virales candidatos que mostraban viabilidad para ser sintetizados. Algunos compartÃan más del 40 % del material genético con el virus original ΦX174, pero otros tenÃan códigos completamente nuevos.
Una vez sintetizado el ADN de estas secuencias, se insertó en bacterias para producir los nuevos virus. De estos, 16 demostraron ser capaces de infectar y eliminar cepas deE. coli. Lo más sorprendente fue que algunas combinaciones de estos virus generados por IA lograron atacar cepas que el virus original no podÃa afectar.
Este resultado abre la puerta a terapias personalizadas, donde un virus se diseña especÃficamente para un patógeno particular, como si se tratara de una llave hecha a medida para una cerradura bacteriana muy concreta. Según King, uno de los investigadores, el hallazgo fue tan inesperado como prometedor, ya que sugiere una nueva vÃa para tratar infecciones que hoy resultan imposibles de abordar con antibióticos.
La IA como herramienta terapéutica
Este tipo de desarrollo encaja dentro de la llamada terapia fágica, que ya utiliza bacteriófagos naturales para combatir infecciones. Sin embargo, los virus presentes en la naturaleza no siempre son efectivos contra cepas especÃficas, y su adaptación puede ser lenta o ineficaz.
Ahà es donde entra en juego la IA: al permitir el diseño rápido de genomas virales con propiedades deseadas, se podrÃa acelerar la generación de nuevos tratamientos, especialmente frente a la creciente amenaza de la resistencia bacteriana. Como quien ajusta una receta con ingredientes exactos para obtener un plato perfecto, estos modelos podrÃan optimizar virus para funciones muy concretas.
La combinación de grandes bases de datos genéticos, aprendizaje automático y sÃntesis biológica está configurando un nuevo modelo de medicina de precisión, donde los tratamientos se diseñan computacionalmente antes de ser producidos y probados en laboratorio.
Cuestiones éticas y de bioseguridad
A pesar del entusiasmo, los autores del estudio reconocen que aún hay muchos desafÃos técnicos y éticos por resolver. Crear organismos o virus por IA plantea interrogantes importantes sobre bioseguridad, control y regulación. ¿Cómo asegurarse de que estos virus no se usen con fines maliciosos? ¿Qué riesgos existen si escapan del laboratorio? ¿Quién decide qué organismos se pueden diseñar y con qué fines?
El uso de virus sintéticos también obliga a repensar los marcos regulatorios actuales, que no están preparados para una ciencia donde las fronteras entre lo natural y lo artificial se difuminan. La idea de vida generada por IA ya no es ciencia ficción, sino una posibilidad real, aunque todavÃa lejana, según los propios autores del trabajo.
Hie destaca que, aunque estos virus son funcionales, están lejos de representar organismos completos. Para alcanzar ese nivel, serÃa necesario avanzar aún más en la comprensión y control de sistemas biológicos complejos, lo cual implicará muchos años de investigación y validación experimental.
Un posible punto de inflexión en la biotecnologÃa
La capacidad de diseñar virus desde cero usando modelos de lenguaje representa una convergencia sin precedentes entre la inteligencia artificial y la biologÃa sintética. Este experimento no sólo demuestra que la IA puede generar genomas funcionales, sino que también puede superar las limitaciones de la evolución natural, explorando diseños que la naturaleza nunca desarrolló por sà misma.
Tal como lo fue el primer genoma secuenciado o la edición genética con CRISPR, este hito podrÃa marcar el inicio de una nueva etapa en la medicina, donde los virus personalizados creados por IA se conviertan en aliados contra las amenazas infecciosas.
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Generative design of novel bacteriophages with genome language models. BioRxiv
