La IA generativa llega al mundo de la edición genética de CRISPR

Las tecnologías de IA generativa pueden escribir poesía y programas de computadora o crear imagenes de ositos de peluche y vídeos de personajes de dibujos animados que parece sacado de una película de Hollywood.

Ahora, la nueva tecnología de inteligencia artificial está generando planos para mecanismos biológicos microscópicos que pueden editar su ADN, lo que apunta a un futuro en el que los científicos podrán combatir enfermedades con mayor precisión y velocidad que hoy.

Descrito en un artículo de investigación publicado el lunes Por una startup de Berkeley, California llamada Profluent, la tecnología se basa en los mismos métodos que impulsan ChatGPT, el chatbot en línea que lanzó el boom de la IA después de su lanzamiento en 2022. Se espera que la compañía presente el artículo el próximo mes en la reunión anual de la Sociedad Estadounidense de Terapia Génica y Celular.

Así como ChatGPT aprende a generar lenguaje analizando artículos, libros y registros de chat de Wikipedia, la tecnología de Profluent crea nuevos editores de genes después de analizar enormes cantidades de datos biológicos, incluidos mecanismos microscópicos que los científicos ya utilizan para editar el ADN humano.

Estos editores de genes se basan en métodos ganadores del Premio Nobel que involucran mecanismos biológicos llamados CRISPR. La tecnología basada en CRISPR ya está cambiando la forma en que los científicos estudian y luchan contra las enfermedades y las dolenciasproporcionando una forma de alterar genes que causan enfermedades hereditarias, como la anemia falciforme y la ceguera.

Anteriormente, los métodos CRISPR utilizaban mecanismos que se encuentran en la naturaleza: material biológico obtenido de bacterias que permite a estos organismos microscópicos combatir los gérmenes.

«Nunca han existido en la Tierra», dijo James Fraser, profesor y presidente del departamento de bioingeniería y ciencias terapéuticas de la Universidad de California en San Francisco, quien leyó el artículo de investigación de Profluent. “El sistema ha aprendido de la naturaleza a crearlos, pero son nuevos”.

La esperanza es que la tecnología produzca eventualmente editores de genes que sean más ágiles y más poderosos que los que se han perfeccionado a lo largo de miles de millones de años de evolución.

El lunes, Profluent también dijo que había utilizado uno de estos editores de genes generados por IA para editar el ADN humano y que era «de código abierto» este editor, llamado OpenCRISPR-1. Eso significa que permite a individuos, laboratorios académicos y empresas experimentar con la tecnología de forma gratuita.

Los investigadores de IA a menudo código abierto del software subyacente que impulsa sus sistemas de inteligencia artificialporque permite a otros aprovechar su trabajo y acelerar el desarrollo de nuevas tecnologías. Pero es menos común que los laboratorios biológicos y las compañías farmacéuticas abran inventos de código abierto como OpenCRISPR-1.

Aunque Profluent ofrece acceso abierto a los editores de genes generados por su tecnología de IA, no ofrece acceso abierto a la tecnología de IA en sí.

El proyecto es parte de un esfuerzo más amplio para desarrollar tecnologías de inteligencia artificial que puedan mejorar la atención médica. Los científicos de la Universidad de Washington, por ejemplo, están utilizando los métodos detrás de chatbots como ChatGPT de OpenAI y generadores de imágenes como Midjourney para crear proteínas completamente nuevas (las moléculas microscópicas que impulsan toda la vida humana) mientras trabajan para acelerar el desarrollo de nuevas vacunas y medicamentos.

(El New York Times ha demandado OpenAI y su socio, Microsoft, sobre reclamaciones de infracción de derechos de autor que involucran sistemas de inteligencia artificial que generan texto).

Las tecnologías de IA generativa están impulsadas por lo que los científicos llaman un red neuronalun sistema matemático que aprende habilidades analizando grandes cantidades de datos. El creador de imágenes Midjourney, por ejemplo, se basa en una red neuronal que ha analizado millones de imágenes digitales y los títulos que describen cada una de esas imágenes. El sistema aprendió a reconocer los vínculos entre las imágenes y las palabras. Entonces, cuando le pides una imagen de un rinoceronte saltando del puente Golden Gate, sabe qué hacer.

La tecnología de Profluent está impulsada por un modelo de IA similar que aprende de secuencias de aminoácidos y ácidos nucleicos, los compuestos químicos que definen los mecanismos biológicos microscópicos que los científicos utilizan para editar genes. Básicamente, analiza el comportamiento de los editores de genes CRISPR extraídos de la naturaleza y aprende cómo generar editores de genes completamente nuevos.

«Estos modelos de IA aprenden de secuencias, ya sean secuencias de caracteres, palabras, códigos de computadora o aminoácidos», dijo el director ejecutivo de Profluent, Ali Madani, un investigador que anteriormente trabajó en el laboratorio de IA del gigante del software Salesforce.

Profluent aún no ha sometido a estos editores de genes sintéticos a ensayos clínicos, por lo que no está claro si pueden igualar o superar el rendimiento de CRISPR. Pero esta prueba de concepto muestra que los modelos de IA pueden producir algo capaz de editar el genoma humano.

Aún así, es poco probable que afecte la atención sanitaria en el corto plazo. Fyodor Urnov, pionero de la edición de genes y director científico del Instituto de Genómica Innovadora de la Universidad de California, Berkeley, dijo que a los científicos no les faltaban editores de genes naturales que pudieran utilizar para combatir enfermedades y dolencias. El cuello de botella, dijo, es el costo de obligar a estos editores a realizar estudios preclínicos, como revisiones de seguridad, fabricación y reglamentaciones, antes de que puedan usarse en pacientes.

Pero los sistemas de IA generativa suelen tener un enorme potencial porque tienden a mejorar rápidamente a medida que aprenden de cantidades cada vez mayores de datos. Si una tecnología como la de Profluent continúa mejorando, eventualmente podría permitir a los científicos editar genes de maneras mucho más precisas. La esperanza, dijo el Dr. Urnov, es que esto pueda, a largo plazo, conducir a un mundo en el que los medicamentos y tratamientos se adapten rápidamente a cada persona, incluso más rápido de lo que podemos hacerlo hoy.

«Sueño con un mundo en el que tengamos CRISPR a pedido en unas semanas», dijo.

Los científicos han advertido durante mucho tiempo contra el uso de CRISPR para la mejora humana porque es una tecnología relativamente nueva que podría tener efectos secundarios no deseados, como provocar cáncer, y han advertido contra usos poco éticos, como la modificación genética de embriones humanos.

Esto también es una preocupación con los editores de genes sintéticos. Pero los científicos ya tienen acceso a todo lo que necesitan para editar embriones.

“A un mal actor, alguien que no es ético, no le preocupa si usa o no un editor creado por IA”, dijo el Dr. Fraser. «Simplemente seguirán adelante y utilizarán lo que esté disponible».