Stanford y el Instituto Arc crean los primeros virus diseñados por IA capaces de infectar bacterias

En resumen

Investigadores de la Universidad de Stanford y del Arc Institute utilizaron un modelo de IA para diseñar virus completamente nuevos que pueden infectar bacterias, llevando cientos de mutaciones novedosas y superando las defensas bacterianas naturales.

Investigadores de la Universidad de Stanford y de la organización sin fines de lucro Arc Institute han logrado un importante hito en biología computacional al crear los primeros virus diseñados completamente por IA capaces de infectar y matar bacterias.

El equipo entrenó un modelo de IA avanzado llamado Evo, que funciona sobre los mismos principios que los grandes modelos de lenguaje (LLMs) como ChatGPT, en un conjunto de datos de dos millones de genomas virales, dotándolo de la capacidad de entender la estructura viral, las interacciones génicas y las limitaciones funcionales.

Usando este modelo, los científicos encargaron a Evo que diseñara virus completamente nuevos desde cero, lo que resultó en 302 diseños únicos, de los cuales 16 se confirmaron como funcionales en pruebas de laboratorio, demostrando la capacidad de la IA para producir sistemas biológicos viables que nunca habían existido antes.

Estos virus generados por IA llevaban hasta 392 mutaciones que nunca se habían observado en la naturaleza, incluyendo combinaciones de elementos genéticos que los investigadores habían intentado y fracasado en ensamblar utilizando técnicas de ingeniería convencionales.

Curiosamente, cuando las bacterias evolucionaron resistencia a los virus naturales, los virus diseñados por IA pudieron superar estas defensas en cuestión de días, mientras que los homólogos virales tradicionales se volvieron ineficaces.

Un virus sintético particularmente notable incorporó con éxito un componente proteico clave de un virus distanciadamente relacionado, un logro que había eludido a los científicos durante años a pesar de los repetidos intentos utilizando enfoques estándar de ingeniería genética.

Los virus diseñados por IA marcan una nueva era en la ingeniería genómica

El desarrollo de estos virus diseñados por IA señala el amanecer de una nueva era en la investigación científica, donde las herramientas computacionales pueden ir más allá de leer y escribir genomas para diseñarlos activamente. Como destacó el Arc Institute, “esto representa un nuevo capítulo en nuestra capacidad para diseñar biología a su nivel fundamental.”

Los investigadores enfatizan que su IA no fue entrenada intencionalmente en virus que infectan a los humanos. Sin embargo, esta tecnología conlleva riesgos inherentes, ya que podría ser potencialmente aplicada por otros—ya sea por curiosidad, interés científico o intención maliciosa—para explorar patógenos humanos y crear nuevos niveles de virulencia.

Además, la capacidad de la IA para generar genomas completos para organismos más complejos sigue siendo incierta, y actualmente no existe un método sencillo para probar tales diseños. A diferencia de algunos virus que pueden ser activados directamente a partir de una hebra de ADN, organismos más grandes como bacterias, mamíferos o humanos requieren modificaciones genéticas incrementales de células existentes, un proceso que sigue siendo lento y laborioso.

A pesar de estos desafíos, los científicos argumentan que es importante seguir esta línea de investigación. Imaginan laboratorios automatizados en los que se podrían proponer genomas generados por IA, probar experimentalmente y refinar a través de retroalimentación iterativa, lo que podría acelerar el desarrollo y la comprensión de sistemas biológicos complejos.