Cómo la inteligencia artificial puede ayudar en la búsqueda de la inmortalidad
La humanidad es intrínseca en la búsqueda del elixir de la vida. Mientras que la antigua mitología griega contaba la historia de cómo Zeus decapitó a su padre Cronos y logró la inmortalidad de esta manera, la física actual discute formas de manipular el tiempo a nuestro favor.
A lo largo de este viaje, un equipo de científicos de la compañía californiana Integrated Biosciences colaboró con investigadores de la Universidad de Harvard y del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos.
“Descubriendo senolíticos de pequeñas moléculas con redes neuronales profundas” es la traducción libre del nombre del estudio publicado, “Descubriendo senolíticos de pequeñas moléculas con redes neuronales profundas”. Este nombre puede ser complicado.
Desde que la investigación fue detallada en un artículo en la revista Nature Aging en mayo de este año, su difusión aún no ha llegado muy lejos en el ámbito académico.
En el texto, sus objetivos se establecen de la siguiente manera: “Entrenamos modelos de aprendizaje profundo con los resultados de una muestra de pequeñas moléculas para la actividad senolítica y aplicamos nuestros modelos para descubrir compuestos estructuralmente diversos”.
Al reducir el envejecimiento de las células y, por lo tanto, combatir enfermedades como la fibrosis, los tumores, la inflamación y la osteoartritis, lo que los científicos hicieron fue utilizar la inteligencia artificial (IA) para buscar posibles remedios.
“Buscar un nuevo medicamento es como tratar de encontrar una aguja en un pajar”, dice el químico físico y matemático estadounidense Felix Wong, experto en biofísica, autor principal del estudio y uno de los fundadores de Integrated Biosciences, en una entrevista con BBC News Brasil.
“En nuestro caso, el pajar consiste en todos los compuestos químicos potenciales que ya se han creado o podrían desarrollarse”.
Usando IA, Wong puede probar cómo más de 800,000 opciones de soluciones químicas reaccionan ante posibles medicamentos que pueden seleccionar y eliminar células senescentes, conocidas como “células zombis” en el cuerpo, que llevan a procesos de envejecimiento.
Finalmente, él y su equipo llegaron a tres medicamentos potencialmente peligrosos que, en teoría, pueden pasar esta prueba.
“Si tuviéramos que buscar todo, es decir, mirando cada compuesto, requeriría un esfuerzo considerable, ya que el pajar sería casi infinito”, dijo Wong.
“Utilizamos IA para buscar este pajar de manera mucho más eficiente, haciendo que la máquina prediga qué candidatos a fármacos son los más probables de funcionar”.
Según un artículo en Nature Aging, la metodología se destacó como la principal diferencia de la investigación por el biofísico Andrew Rutenberg, profesor de la Universidad de Dalhousie en Canadá.
“Este impresionante trabajo utiliza técnicas de aprendizaje automático profundo para explorar estructuras moleculares diversas para su uso como nuevos senolíticos”.
Los autores plantean una forma en que se puede utilizar “información química” o “quimiinformática” para crear nuevos medicamentos prometedores contra el envejecimiento, probados por ellos y eventualmente compartidos para acelerar otros descubrimientos moleculares.
Cómo educar a la IA para activar en los estudios
El experimento comenzó preparando a la máquina para hacerlo.
Al principio, los científicos evaluaron alrededor de 2.4 mil compuestos en tubos de ensayo para ver si podrían matar a las células zombis. Luego, alimentaron al programa con los datos recopilados.
Después de este tipo de entrenamiento, la IA se utilizó para encontrar los mejores candidatos de más de 800,000 opciones de medicamentos contra el envejecimiento.
En busca del medicamento más efectivo, el robot es capaz de evaluar simultáneamente todas las alternativas. En el ámbito científico, durante esta fase, el experimento se llevó a cabo “en silicio”, es decir, en un entorno digital.
Se lograron 216 compuestos con el tamiz. De ellos, 25 mostraron una alta actividad senolítica, lo que significa que son muy eficientes para matar células de levadura.
La selección se redujo luego a tres medicamentos potenciales mediante experimentos adicionales de laboratorio. El ratón de 80 años fue elegido para probar uno de ellos.
Los científicos detectaron una disminución de los biomarcadores del envejecimiento, que es la cantidad de “zombis” en los riñones del roedor.
Wong afirma que esto “indica que el compuesto puede reducir eficientemente el envejecimiento de las células en animales vivos”.
En este momento, las tres soluciones en las fases de prueba son conocidas como BRD-K20733377, BRD-K56819078 y BRD-K44839765.
Palabras difíciles que parecen arrancadas de etiquetas de laboratorio. “Pero algún día podrían permitirnos a todos vivir vidas más largas y saludables”, dice Wong.
“¿Por qué no hacer evaluaciones en sujetos humanos?”
Los principales factores evaluados durante el cribado realizado por la IA fueron los posibles efectos secundarios de los medicamentos.
“Hemos estado utilizando computadoras en experimentos biológicos durante más de cincuenta años, pero la IA ha progresado hasta el punto de que hoy es posible llevar a cabo experimentos de esta escala”, dice la bióloga brasileña Aline Martins a BBC News Brasil.
Ella trabaja como investigadora en el Instituto de Investigación Scripps en San Diego, Estados Unidos, donde investiga inteligencia artificial para encontrar componentes biológicos más eficientes que puedan detectar y prevenir enfermedades.
Aunque no es una de las autoras del estudio, Martins se entusiasmó con el trabajo de su colega ya que “probó de muchas maneras cómo se pueden reutilizar miles de sustancias existentes, con ingredientes activos descritos en la literatura científica, para combatir el envejecimiento”.
También menciona que esto es “algo que sería imposible de hacer en humanos, o en el laboratorio, sin utilizar este entorno de silicio”.
Nuestros cuerpos no necesariamente tienen que lidiar con células muertas o moribundas. Por el contrario, también funcionan como un mecanismo natural anticancerígeno.
“Al detener la división de las células dañadas, este proceso reduce la posibilidad de que las células se descontrolen y se vuelvan cancerosas”, señala Félix Wong.
Aunque los zombis llevan al envejecimiento, pueden causar enfermedades como la osteoartritis, la inflamación o el cáncer como efecto continuo.
“Lo que buscamos hoy en día es un senolítico equilibrado, capaz de detener nuestros procesos de envejecimiento, pero sin causar efectos aún más perjudiciales y tóxicos en el proceso”, afirma Aline Martins.
Según Wong, podemos acercarnos a este ángel.
Se siguen las reglas de la ciencia. Queremos eventualmente probar estos compuestos en humanos, con el objetivo de utilizarlos para aumentar nuestra esperanza de vida eliminando subpoblaciones dañinas de células envejecidas.
