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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 cuenta la historia de cómo Zeus decapitó a su padre, Cronos, y alcanzó la inmortalidad de esa manera, la física actual discute formas de manipular el tiempo a nuestro favor.
En este viaje, un equipo de científicos de la empresa californiana Integrated Biosciences colaboró con investigadores de la Universidad de Harvard y el 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, “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 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 moléculas pequeñas 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 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 la IA, Wong puede probar cómo más de 800,000 opciones de soluciones químicas reaccionan a posibles medicamentos que pueden seleccionar y eliminar las células senescentes, conocidas como “células zombis” en el cuerpo, que conducen 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 buscarlo todo, es decir, mirar cada compuesto, requeriría un esfuerzo considerable, 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 cuáles de estos candidatos a fármacos 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 biólogo Andrew Rutenberg, profesor de la Universidad de Dalhousie en Canadá.
“Este impresionante trabajo utiliza técnicas de aprendizaje automatizado profundo para explorar estructuras moleculares diversas para su uso como nuevos senolíticos”.
Los autores proponen una forma en que la “información química” o “quimiinformática” 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 que se active en los estudios
El experimento comenzó preparando 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 esta fase de entrenamiento, se utilizó la IA 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 todas las alternativas simultáneamente. 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 posibles medicamentos 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, 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 se conocen como BRD-K20733377, BRD-K56819078 y BRD-K44839765.
Son palabras complicadas 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 análisis 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 avanzado hasta el punto de que es posible realizar experimentos de esta escala en la actualidad”, 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 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 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 digital”.
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 vuelvan cancerosas”, señala Felix Wong.
Aunque los zombis conducen al envejecimiento, pueden causar enfermedades como la osteoartritis, la inflamación o el cáncer como un efecto en curso.
“Lo que buscamos hoy es un senolítico equilibrado, capaz de detener nuestros procesos de envejecimiento, pero sin causar efectos más perjudiciales y tóxicos en el proceso”, afirma Aline Martins.
De acuerdo con Wong, podríamos 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.
