Una inteligencia artificial ha permitido diseñar virus capaces de infectar bacterias y multiplicarse. De cerca de 300 genomas fabricados y posteriormente probados, 16 dieron lugar a virus funcionales. Varios incluso demostraron ser más eficaces que su modelo natural en ciertos experimentos con bacterias Escherichia coli.
Estos virus son bacteriófagos, a menudo llamados simplemente fagos. No atacan las células humanas: su objetivo es una bacteria concreta. Cuando un fago infecta a su objetivo, utiliza su maquinaria para fabricar nuevas partículas virales. La bacteria suele acabar destruida, lo que explica el interés médico de estos virus contra determinadas infecciones bacterianas.
Representación de un fago fijado a una bacteria.
© Adrien Bernheim
Para este experimento, Samuel King y sus colegas utilizaron Evo 1 y Evo 2, modelos de inteligencia artificial entrenados con secuencias genéticas. Su funcionamiento recuerda al de los modelos que predicen la continuación de un texto. Aquí, sin embargo, los elementos manipulados son las letras del ADN. El objetivo era producir genomas completos con una organización compatible con la de un virus funcional.
El punto de partida fue ΦX174, un pequeño fago natural muy conocido que infecta a E. coli. Los modelos generaron numerosas variantes de su genoma. A continuación, los científicos seleccionaron candidatos para fabricarlos y comprobar experimentalmente si realmente podían formar virus capaces de infectar bacterias.
Dieciséis candidatos superaron esta etapa.
Su interés no se debe únicamente a que funcionen. Varios poseen secuencias genéticas claramente diferentes de las del fago natural que sirvió de referencia. La observación de uno de ellos con un microscopio electrónico también reveló el uso de una proteína de empaquetamiento del ADN muy distinta de la presente en ΦX174. Por tanto, la IA no se limitó a reproducir el virus de partida.
Después, los científicos enfrentaron algunos fagos generados con su modelo natural. Varios se multiplicaron con mayor eficacia en los experimentos de competencia o destruyeron las bacterias más rápidamente. Una mezcla de fagos diseñados por IA también logró atacar tres cepas de E. coli que se habían vuelto resistentes a ΦX174. Esta resistencia es un problema común: una bacteria puede evolucionar y dejar de ser vulnerable al virus que antes la infectaba.
El interés previsto se refiere especialmente a la fagoterapia, que consiste en utilizar fagos para combatir bacterias patógenas. Este enfoque se estudia como posible complemento de los antibióticos, especialmente cuando las bacterias desarrollan resistencia a los medicamentos.
La próxima cuestión será saber si este método puede extenderse a otras familias de fagos y a objetivos bacterianos relevantes desde el punto de vista médico. Los autores presentan su trabajo sobre todo como una demostración: un modelo generativo puede proponer ahora un genoma viral completo y producir, entre sus creaciones, virus realmente funcionales tras su validación en el laboratorio.