Un equipo de científicos de primera línea afirma que los avances en inteligencia artificial y la gran cantidad de datos experimentales han puesto a nuestra disposición una célula virtual, pero para lograrlo será necesaria una colaboración mundial como nunca antes.
Al observar que los recientes avances en inteligencia artificial y la existencia de datos experimentales a gran escala sobre la biología humana han alcanzado una masa crítica, un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford , Genentech y la Iniciativa Chan-Zuckerberg dice que la ciencia tiene una “oportunidad sin precedentes” de usar inteligencia artificial (IA) para crear la primera célula humana virtual del mundo. Dicha célula sería capaz de representar y simular el comportamiento preciso de biomoléculas, células y, eventualmente, tejidos y órganos humanos.
“El modelado de células humanas puede considerarse el santo grial de la biología”, afirmó Emma Lundberg , profesora adjunta de bioingeniería y patología en las facultades de Ingeniería y Medicina de Stanford y autora principal de un nuevo artículo en la revista Cell que propone un esfuerzo concertado y global para crear la primera célula virtual con IA del mundo. “La IA ofrece la capacidad de aprender directamente de los datos y de ir más allá de suposiciones e intuiciones para descubrir las propiedades emergentes de sistemas biológicos complejos”.
Entre los autores principales de Lundberg se incluyen dos colegas de Stanford, Stephen Quake , profesor de bioingeniería y director científico de la Iniciativa Chan-Zuckerberg, y Jure Leskovec , profesor de informática en la Escuela de Ingeniería, así como Theofanis Karaletsos, jefe de inteligencia artificial para ciencia en la Iniciativa Chan Zuckerberg, y Aviv Regev, vicepresidente ejecutivo de investigación en Genentech.
Promesa notable
Un modelo celular sintético de este tipo permitiría una comprensión más profunda de la compleja interacción de fuerzas y procesos químicos, eléctricos, mecánicos y de otro tipo que hacen que las células humanas sanas funcionen, y también revelaría las causas profundas de las enfermedades que conducen a la disfunción o muerte celular.
Tal vez lo más intrigante sea que una célula virtual con IA también permitiría a los científicos experimentar in silico en lugar de in vivo (en una computadora en lugar de en células y organismos vivos). Esta capacidad ampliaría la comprensión humana de la biología humana y aceleraría la búsqueda de nuevas terapias, fármacos y, tal vez, curas para enfermedades.
Los biólogos del cáncer podrían modelar cómo ciertas mutaciones convierten las células sanas en malignas.
Algún día, los microbiólogos podrán predecir los efectos de los virus en las células infectadas y tal vez incluso en los organismos hospedadores. Algún día, los médicos podrán probar tratamientos en “gemelos digitales” de sus pacientes, acelerando así la tan ansiada era de una medicina personalizada más rápida, más rentable y más segura.
Sin embargo, para que se considere un éxito, los autores afirman que una célula virtual con IA debería lograr tres resultados. En primer lugar, debería permitir a los investigadores crear representaciones universales de especies y tipos de células. También debería predecir con precisión la función, el comportamiento y la dinámica celular y comprender los mecanismos celulares. Y, por último, pero no por ello menos importante, una célula virtual con IA permitiría realizar experimentos en computadoras para probar hipótesis y guiar la recopilación de datos para expandir las capacidades de la célula virtual a una velocidad y a un costo muy por debajo de los actuales.
Colaboración global
En lo que los autores llaman una “trilogía” para la ciencia, la IA ha inaugurado una era de herramientas predictivas, generativas y consultables, y, sin embargo, la escala masiva de datos biológicos sin procesar que se necesitarán para crear la célula virtual es innegable. En comparación, los autores señalan el almacén de datos de secuenciación de ADN recopilado por los Institutos Nacionales de Salud llamado Short Read Archive, que ahora contiene más de 14 petabytes de datos, mil veces más grande que el conjunto de datos utilizado para entrenar ChatGPT.
Lograr la célula virtual de IA no será fácil. Requerirá una colaboración científica concertada, global y abierta en una escala sin precedentes en campos que van desde la genética y la proteómica hasta la imagenología médica, y una estrecha colaboración entre las partes interesadas globales del mundo académico, la industria y las organizaciones sin fines de lucro. Al mismo tiempo, los autores tienen cuidado de señalar que cualquier trabajo encaminado a la célula virtual de IA solo debe emprenderse con el supuesto de que los modelos resultantes estarán disponibles para toda la comunidad científica sin restricciones.
“Se trata de un proyecto gigantesco, comparable al proyecto del genoma, que requiere la colaboración entre disciplinas, industrias y naciones, y entendemos que los modelos totalmente funcionales podrían no estar disponibles hasta dentro de una década o más”, afirmó Lundberg. “Pero, con las capacidades de inteligencia artificial en rápida expansión de la actualidad y nuestros conjuntos de datos masivos y en crecimiento, ha llegado el momento de que la ciencia se una y comience a trabajar para revolucionar la forma en que entendemos y modelamos la biología”. Stanford Report. Traducido al español
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