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 empresa 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 moléculas pequeñas con redes neuronales profundas" es la traducción libre del nombre del estudio publicado, "Descubriendo senolíticos de moléculas pequeñas con redes neuronales profundas". Este nombre puede resultar 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 el ámbito académico.
En el texto, se establecen los objetivos de la siguiente manera: "Entrenamos modelos de aprendizaje profundo con los resultados de una muestra de moléculas pequeñas para evaluar su 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 Felix Wong, químico físico y matemático estadounidense, 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 es capaz de probar cómo reaccionan más de 800,000 opciones de soluciones químicas a posibles medicamentos que pueden seleccionar y eliminar células senescentes, a menudo conocidas como "células zombis", en el cuerpo, que conducen a procesos de envejecimiento.
Finalmente, él y su equipo encontraron 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.
"Usamos la IA para buscar este pajar de manera mucho más eficiente, haciendo que la máquina prediga cuáles de estos candidatos a medicamentos tienen más probabilidades de 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 profundo de máquinas para explorar estructuras moleculares diversas para su uso como senolíticos novedosos".
Los autores plantean una forma en que la "información química" o "quimioinformática" se puede utilizar 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 activarse en 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 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 identificar 216 compuestos con el tamiz. De ellos, 25 mostraron una alta actividad senolítica, lo que significa que son muy eficientes para matar las células senescentes.
La selección se redujo luego a tres medicamentos potenciales mediante experimentos de laboratorio adicionales. El ratón de 80 años fue la elección para probar uno de ellos.
Los científicos detectaron una disminución de los biomarcadores de envejecimiento, es decir, 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 pruebas se conocen como BRD-K20733377, BRD-K56819078 y BRD-K44839765.
Palabras difíciles que parecen haber sido arrancadas de etiquetas de laboratorio. "Pero algún día podrían permitirnos a todos vivir más tiempo y de manera más saludable", 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.
"Llevamos más de cincuenta años utilizando computadoras en experimentos biológicos, pero la IA ha avanzado hasta el punto de que ahora es posible realizar 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 entusiasmada con el trabajo de su colega, ya que "probó de muchas formas cómo miles de sustancias existentes, con ingredientes activos descritos en la literatura científica, pueden ser reutilizadas 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 anti-cáncer.
"Al detener la división de células dañadas, este proceso reduce la posibilidad de que las células se descontrolen y se vuelvan cancerosas", señala Felix Wong.
Aunque los zombis conducen al envejecimiento, pueden causar enfermedades como osteoartritis, inflamación o cáncer como efecto continuo.
"Lo que buscamos hoy es un senolítico equilibrado, capaz de detener nuestros procesos de envejecimiento, pero sin causar efectos nocivos y tóxicos aún más graves en el proceso", afirma Aline Martins.
Según Wong, podemos acercarnos a este ángel.
Se están siguiendo las reglas de la ciencia. Queremos probar eventualmente estos compuestos en humanos, con el objetivo de utilizarlos para aumentar nuestra esperanza de vida eliminando subpoblaciones dañinas de células envejecidas.