La inteligencia artificial acaba de cruzar una nueva frontera de la biología sintética. Investigadores estadounidenses consiguieron diseñar genomas completos capaces de convertirse en entidades funcionales y replicarse dentro de bacterias, un resultado que abre posibilidades científicas y también importantes interrogantes de seguridad.

El experimento produjo 16 nuevos virus diseñados específicamente para infectar bacterias y sin capacidad para afectar a seres humanos. Brian Hie, profesor adjunto de la Universidad de Stanford, destacó que es la primera ocasión en que la IA generativa consigue diseñar con éxito un genoma completo que posteriormente funciona dentro de células.

Los científicos utilizaron Evo1 y Evo2, modelos que operan de manera similar a los grandes modelos de lenguaje. En lugar de aprender patrones entre palabras, fueron entrenados con secuencias genéticas procedentes de bacterias, plantas, personas y otros organismos.

Virus diseñados por IA lograron eliminar bacterias

Los investigadores ajustaron posteriormente los modelos para generar bacteriófagos, organismos que infectan determinadas especies de bacterias. Además, excluyeron del entrenamiento aquellos capaces de infectar organismos complejos como medida de seguridad.

La IA produjo numerosos candidatos y el equipo seleccionó los 302 diseños más prometedores para sintetizarlos y probarlos en el laboratorio. Finalmente, 16 consiguieron infectar y eliminar E. coli.

Samuel King, estudiante de doctorado participante en el proyecto, recordó que comprobaron el resultado al observar zonas transparentes en placas de Petri cubiertas inicialmente por bacterias. Esas áreas mostraban que los fagos diseñados estaban funcionando.

Una aplicación potencial consiste en desarrollar nuevas herramientas contra infecciones resistentes a los antibióticos. Los fagos podrían ofrecer alternativas dirigidas específicamente contra determinadas bacterias.

El avance también demuestra que los modelos generativos comienzan a producir sistemas biológicos que no proceden directamente de la naturaleza. Para Hie, esta capacidad podría contribuir al desarrollo de medicamentos y nuevas terapias.

La bioseguridad plantea el principal desafío

El mismo potencial genera preocupación. Thomas Inglesby y Moritz Hanke, del Johns Hopkins Center for Health Security, señalaron en un comentario publicado junto con la investigación en Science que estos avances plantean cuestiones urgentes de bioseguridad y bioprotección.

Los investigadores adoptaron varias precauciones. Trabajaron con bacteriófagos y no con agentes capaces de infectar personas, descartaron determinados datos del entrenamiento y realizaron los experimentos dentro de instalaciones seguras.

El siguiente salto sería considerablemente más complejo. Un fago utilizado en el estudio posee alrededor de 5,400 pares de bases en su código genético, mientras el genoma más pequeño de una célula viva ronda los 500,000. El humano alcanza aproximadamente 3,000 millones.

Hie considera que diseñar organismos simples exigiría mucho más trabajo, aunque no lo considera imposible. El equipo tiene interés en continuar avanzando en esa dirección.

Marc Güell, investigador de biología sintética de la Universidad Pompeu Fabra, calificó el resultado como un punto de inflexión porque permite comenzar a diseñar biología desde una computadora. Entre las posibilidades futuras mencionó fagos contra enfermedades, enzimas para trastornos genéticos y anticuerpos destinados a inmunoterapia.

Patrick Cai, especialista en genómica sintética de la Universidad de Manchester, considera que el alcance supera a los bacteriófagos. Los resultados sugieren que los modelos empiezan a aprender principios de diseño desarrollados por la evolución, abriendo una nueva etapa para la escritura de genomas asistida por inteligencia artificial.

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