Investigadores de la Universidad Stanford y del Arc Institute obtuvieron 16 bacteriófagos funcionales a partir de genomas elaborados con inteligencia artificial. La información fue publicada por WIRED este viernes (7), después de que el estudio apareciera en la revista Science.
Los bacteriófagos son virus que infectan bacterias. En el experimento, el equipo trabajó con variantes capaces de atacar cepas de Escherichia coli, sin presentar capacidad de infectar células humanas.
Los modelos generaron miles de genomas
Los científicos utilizaron los modelos Evo 1 y Evo 2, desarrollados para analizar y producir secuencias genéticas. Los sistemas aprendieron patrones relacionados con la organización de genes, elementos reguladores y estructuras necesarias para el funcionamiento de un genoma.
El equipo adoptó como referencia el bacteriófago ΦX174, que posee 5.386 nucleótidos y 11 genes. El virus infecta la bacteria E. coli y tiene una estructura genética ampliamente estudiada.
El objetivo no consistía en copiar el ΦX174. Los modelos debían crear genomas con la organización necesaria para reconocer la bacteria, insertar ADN, replicar el material genético y formar nuevas partículas virales.
Después de generar miles de secuencias, los investigadores seleccionaron 285 proyectos para síntesis y evaluación en laboratorio. De ese grupo, 16 produjeron bacteriófagos capaces de propagarse.
Los genomas funcionales presentaron entre 67 y 392 mutaciones en comparación con los virus naturales más cercanos. En 13 de ellos, el equipo identificó alteraciones que no aparecían en las secuencias naturales consultadas.
Los 16 virus infectaron las cepas no patogénicas E. coli C y E. coli W. Las pruebas no registraron propagación en otras seis cepas bacterianas, según el informe técnico del Arc Institute.
Los virus sortearon la resistencia bacteriana
Los científicos también evaluaron los bacteriófagos contra tres cepas de E. coli que habían desarrollado resistencia al ΦX174. Cócteles formados con los virus diseñados por IA establecieron nuevas infecciones después de uno a cinco pases.
El ΦX174 usado aisladamente no logró superar la resistencia. Los investigadores atribuyeron el resultado a la diversidad genética de los bacteriófagos artificiales, que ofreció diferentes caminos para atacar a las bacterias.
Los datos apuntan a una posible aplicación futura en la fagoterapia, un enfoque que utiliza virus contra infecciones bacterianas. El trabajo, sin embargo, permanece en la fase experimental y no involucró animales ni pacientes.
La investigación amplía el debate sobre la bioseguridad
Los experimentos utilizaron bacterias no patogénicas y protocolos de contención. De acuerdo con el Arc Institute, los datos de entrenamiento también excluyeron secuencias de virus humanos.
Aun así, la capacidad de diseñar genomas virales completos amplía el debate sobre el uso indebido de estas herramientas. Investigadores del área de la bioseguridad defienden que los mecanismos de control acompañen la evolución de los modelos y de las técnicas de síntesis genética.
Los resultados presentados no demuestran la creación de virus capaces de infectar personas. El estudio funciona como prueba de concepto para el desarrollo de bacteriófagos y para investigaciones dirigidas a bacterias resistentes a antibióticos.
