Recientemente, un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford ha alcanzado un hito significativo en el campo de la biotecnología al diseñar, desde cero, 16 virus que infectan bacterias, conocidos como bacteriófagos. Este avance no solo marca un paso adelante en la lucha contra las infecciones bacterianas, sino que también plantea nuevas cuestiones sobre la seguridad y la capacidad de la inteligencia artificial (IA) en el diseño de agentes biológicos.
Los investigadores utilizaron un modelo de lenguaje genómico entrenado con enormes conjuntos de datos de secuencias de ADN, logrando crear los primeros genomas completos y funcionales generados por IA. Esta innovación proviene de la necesidad de combatir cepas de E. coli que ya habían desarrollado resistencia a los virus naturales tradicionales. Notablemente, los nuevos virus diseñados fueron capaces de infectar estas cepas resistentes, superando las limitaciones de los bacteriófagos existentes.
La terapia con bacteriófagos ha sido una opción para tratar enfermedades infecciosas durante más de un siglo. Sin embargo, ha enfrentado desafíos tanto biológicos como comerciales. La especificidad de los fagos a menudo significa que solo atacan un rango limitado de bacterias, y la resistencia puede evolucionar rápidamente. Además, la naturaleza de los fagos dificulta su patente. La capacidad de diseñar fagos con IA puede ofrecer soluciones a estas limitaciones.
Brian Hie, el biólogo computacional líder del estudio, menciona que ya han recibido interés de colaboradores para utilizar su modelo en la creación de fagos que puedan atacar bacterias patógenas reales, más allá de las cepas de laboratorio. Esta personalización en la terapia con fagos podría revolucionar el tratamiento de infecciones cada vez más resistentes a los antibacterianos.
No obstante, la facilidad para diseñar virus plantea preocupaciones sobre el potencial mal uso de estas tecnologías. Expertos en bioseguridad han advertido que los métodos de IA utilizados para crear tratamientos podrían, en teoría, adaptarse para producir agentes patógenos con intención dañina. Ellos cuestionan si la sociedad podrá establecer un marco regulatorio que facilite los beneficios de estas innovaciones, mientras previene sus posibles riesgos.
El Proceso de Diseño de los Fagos
La creación de estos fagos sigue un proceso meticuloso. Utilizando el modelo Evo 2, que incluye más de dos millones de genomas de bacteriófagos, los investigadores ajustaron su enfoque hacia un tipo específico de fago, el ΦX174, mediante un conjunto adicional de aproximadamente 15,000 genomas relacionados. Después de aplicar restricciones computacionales, lograron sintetizar 302 genomas candidatos, de los cuales 16 lograron convertirse en fagos infecciosos y funcionales.
Este avance demuestra que las máquinas pueden, efectivamente, escribir genomas virales funcionales, aunque de tamaño reducido. Sin embargo, Hie señala que aún se requiere un equipo interdisciplinario altamente calificado y una inversión significativa para llevar a cabo este tipo de experimentos, lo que limita la aplicabilidad inmediata de esta metodología para generar patógenos peligrosos de forma masiva.
Análisis de la Novela en los Fagos Diseñados por IA
Aunque se han creado fagos nuevos, la pregunta sobre su originalidad es fundamental. Un análisis independiente reveló que los 16 genomas viables eran, en promedio, un 97% idénticos al fago base ΦX174. Esto sugiere que, en lugar de crear variaciones completamente nuevas, el modelo estaba reorganizando material genético ya existente.
A pesar de esta similitud genética, algunos de los fagos diseñados muestran diferencias significativas en sus estructuras proteicas y dinámicas de infección. Un descubrimiento notable fue un fago que incorporó una proteína truncada procedente de otro fago evolutivamente distante, lo que demuestra que la IA puede facilitar configuraciones innovadoras que no se hubieran desarrollado a través de la ingeniería genética convencional.
Los expertos creen que el verdadero potencial de los fagos diseñados por IA radica en su capacidad para explorar combinaciones genéticas que no han sido producidas por la evolución. De este modo, se abre una nueva vía para el desarrollo de tratamientos efectivos contra infecciones bacterianas resistentes.