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 Chronos 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 el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), en los Estados Unidos.
“Descubriendo senolíticos de moléculas pequeñas con redes neuronales profundas” es la traducción gratuita del nombre del estudio publicado, “Discovering small-molecule senolytics with deep neural networks”. Este nombre puede ser complicado.
Desde que la investigación se detalló en un artículo en la revista Nature Aging en mayo de este año, su difusión aún no ha llegado lejos en la esfera académica.
En el texto, se establecen sus objetivos 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 hicieron los científicos fue utilizar 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 consta de 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 a posibles medicamentos que pueden seleccionar y eliminar células senescentes, a menudo conocidas como “células zombi” en el cuerpo, que conducen a procesos de envejecimiento.
Finalmente, él y su equipo llegaron a tres medicamentos potencialmente peligrosos que, en teoría, podrían pasar esta prueba.
“Si buscáramos todo, es decir, examinando cada compuesto, requeriría un esfuerzo sustancial, ya que el pajar sería casi infinito,” dijo Wong.
“Usamos IA para buscar este pajar de manera mucho más eficiente, haciendo que la máquina prediga qué candidatos a medicamentos son los más propensos a funcionar”.
Según un artículo en Nature Aging, la metodología fue destacada como la principal diferencia de la investigación por el biofísico Andrew Rutenberg, profesor en 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 la que se puede utilizar “información química” o “quimioinformática” para crear prometedores nuevos medicamentos contra el envejecimiento, probados por ellos y eventualmente compartidos para acelerar otros descubrimientos moleculares.
Cómo educar a la IA para activarla en estudios
El experimento comenzó preparando a la máquina para hacerlo.
Al principio, los científicos evaluaron alrededor de 2,400 compuestos en tubos de ensayo para ver si podrían matar a las células zombis. Luego, alimentaron al programa los datos recopilados.
Después de este tipo de entrenamiento, la IA se utilizó para encontrar los mejores candidatos entre 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 la criba. De ellos, 25 mostraron una alta actividad senolítica, lo que significa que son muy eficientes para matar células zombis.
La selección se redujo luego a tres posibles medicamentos mediante experimentos de laboratorio adicionales. El ratón de 80 años fue el elegido para probar uno de ellos.
Los científicos detectaron la disminución de los biomarcadores de 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 fase de prueba se conocen como BRD-K20733377, BRD-K56819078 y BRD-K44839765.
Palabras difíciles que parecen sacadas 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 la criba realizada por 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.
Trabaja como investigadora en el Instituto de Investigación Scripps en San Diego, Estados Unidos, donde investiga la 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 mostró entusiasta con el trabajo de su colega, ya que “probó de muchas maneras cómo miles de sustancias existentes, con ingredientes activos descritos en la literatura científica, se pueden reutilizar 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. Al contrario, también funcionan como un mecanismo natural contra el cáncer.
“Al detener la división de las células dañadas, este proceso reduce la posibilidad de que las células se descontrolen y se conviertan en cancerosas”, señala Felix Wong.
Aunque los zombis conducen al envejecimiento, pueden causar enfermedades como la osteoartritis, la inflamación o el cáncer como efecto continuo.
“Lo que buscamos hoy es un senolítico equilibrado, capaz de detener nuestros procesos de envejecimiento, pero sin causar efectos aún más dañinos y tóxicos en el proceso”, afirma Aline Martins.
Según Wong, podemos estar cerca de este ángel.
Se están siguiendo las reglas de la ciencia. Queremos eventualmente probar estos compuestos en humanos, con el objetivo de utilizarlos para aumentar nuestra esperanza de vida al eliminar subpoblaciones dañinas de células que envejecen.
