Investigadores catalanes crean "nuevos interruptores" para controlar nada con IA

"Hemos dado un paso muy importante para entender el idioma del ADN". Con esta frase el investigador del Centro de Regulación Genómica (CRG) Lars Velten ha intentado dimensionar en declaraciones al ARA hasta qué punto es importante el resultado del estudio que su equipo ha publicado este jueves en la revista Cell. El grupo de investigadores del CRG y el EMBL-Barcelona ha logrado crear una herramienta de inteligencia artificial (IA) capaz de diseñar secuencias reguladoras de ADN nunca vistas en la naturaleza. "Podemos decir que hemos creado unos nuevos interruptores [potenciadores] que hasta ahora no existían en el genoma de un mamífero y que en un futuro pueden servir para controlar que un gen se encienda o no en una célula concreta", explica Velten, autor principal de la investigación.

La herramienta que ha creado el equipo del CRG permite que, mediante un modelo de IA, se creen fragmentos sintéticos de ADN con criterios personalizados. De esta forma, por ejemplo, se podría pedir al modelo que el nuevo fragmento de ADN dé la orden de activar un gen concreto en las células madre para que se conviertan en glóbulos rojos pero no en plaquetas. "Las aplicaciones potenciales son enormes. Es como escribir software, pero para la biología. Nos proporciona nuevas formas de dar instrucciones a una célula y de guiar la forma en que se desarrolla y se comporta con una precisión sin precedentes", detalla Robert Frömel, primer autor del estudio.

A grandes rasgos, lo que hace este nuevo modelo de IA es predecir qué combinación de letras de ADN (A, T, C, G) es necesaria para que se activen unos u otros genes en un tipo específico de células. Esta información sirve a los investigadores para sintetizar químicamente los fragmentos de ADN de aproximadamente 250 letras y agregarlos a un virus para que lo entregue en el interior de las células.

Para poner a prueba la nueva herramienta, los investigadores pidieron a la IA que diseñara fragmentos sintéticos que activaran un gen que codificase una proteína fluorescente en algunas células. Los fragmentos creados desde cero se insertaron en células sanguíneas de ratón, donde el ADN sintético se fusionó con el genoma en lugares aleatorios y el experimento funcionó tal y como estaba previsto.

Conocer qué provoca ciertas enfermedades

El estudio del CRG marca un hito en el campo de la biología generativa, puesto que podría ayudar a desarrollar nuevas terapias génicas que aumenten o reduzcan la actividad de los genes donde sea necesario. También allana el camino a nuevas estrategias para ajustar los genes de un paciente y hacer que los tratamientos sean más efectivos y reducir los efectos secundarios.

Además, Velten explica que, en un futuro, herramientas como la suya pueden ser claves para cuando no se sabe qué provoca una enfermedad en un paciente. Según el investigador, la herramienta podría "interpretar secuencias del genoma para identificar cuáles son las variantes y mutaciones" que pueden provocarla. Ahora bien, Velten reconoce que es "un objetivo a largo plazo", puesto que "el genoma es muy complejo" y tiene miles de proteínas que pueden interactuar con los potenciadores que activan los genes y, de momento, ellos se han enfocado sólo en 40 de estos "interruptores".