Cómo puede ayudar la inteligencia artificial en la búsqueda de la eterna juventud

La búsqueda del elixir de la vida es intrínseca a la humanidad. Mientras que la mitología griega antigua contaba la historia de cómo Zeus envenenó al titán Cronos, su padre, para alcanzar la inmortalidad, la física moderna analiza formas menos violentas de manipular el tiempo a nuestro favor.

Un grupo de científicos de la compañía californiana Integrated Biosciences, en alianza con investigadores de la Universidad de Harvard y del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en EE.UU., llevaron este viaje un paso más allá.

El nombre del estudio que publicaron, «Discovering small-molecule senolytics with deep neural networks» (traducido libremente como «Descubriendo senolíticos de molécula pequeña a través de redes neuronales profundas»), puede sonar complejo. Es quizá por lo que su difusión aún se ha concentrado en el ámbito académico desde que la investigación fue detallada en un artículo de la revista Nature Aging en mayo de este año.

Pero lo que lograron hacer los científicos, para simplificar la explicación, fue usar la inteligencia artificial (IA) para buscar posibles medicamentos capaces de frenar el envejecimiento de nuestras células y, así, combatir también enfermedades como la fibrosis, los tumores, la inflamación y la artrosis.

En el texto, sus hallazgos se describen de la siguiente manera: «Entrenamos modelos de aprendizaje profundo con los resultados de una muestra de pequeñas moléculas para la actividad senolítica y aplicamos nuestros modelos para descubrir compuestos estructuralmente diversos».

«Encontrar un nuevo fármaco es como buscar una aguja en un pajar», le dice a BBC News Brasil el físico y matemático estadounidense Felix Wong, especialista en biofísica, autor principal del estudio y uno de los fundadores de Integrated Biosciences.

«En nuestro caso, el pajar está formado por todos los compuestos químicos potenciales que ya se han creado o que podrían desarrollarse».

Usando la inteligencia artificial, Wong pudo probar cómo más de 800.000 opciones de soluciones químicas reaccionaban con posibles medicamentos capaces de seleccionar y eliminar células senescentes, conocidas como las «células zombies» del cuerpo y que conducen a procesos de envejecimiento.

Al final del experimento, su equipo logró identificar tres fármacos potenciales que, en teoría, podrían lograr este tipo de efecto.

“Si tuviéramos que verlo todo, es decir, mirar cada compuesto uno por uno, requeriría un esfuerzo sustancial, ya que el pajar sería casi infinito”, afirma Wong.

«Utilizamos la IA para buscar en este pajar de manera mucho más eficiente, haciendo que la máquina prediga cuáles de estos fármacos candidatos tienen más probabilidades de funcionar«.

En declaraciones a Nature Aging, el biofísico Andrew Rutenberg, profesor de la Universidad de Dalhousie, en Canadá, destacó esta metodología como el gran diferenciador de la investigación.

«Este impresionante trabajo utiliza técnicas de aprendizaje profundo automático para explorar diversas estructuras moleculares y utilizarlas como nuevos senolíticos». 

Los autores muestran cómo se puede utilizar la informática química para crear nuevos fármacos prometedores en la lucha contra el envejecimiento, luego probarlos y compartir detalles de su software para ayudar a acelerar futuros descubrimientos moleculares.

Cómo entrenar a la IA para la ciencia

El experimento comenzó con la preparación de la máquina que permitiría llevarlo a cabo.

Los científicos primero probaron casi 2400 compuestos para evaluar su potencial como posibles asesinos de células zombies. Después, alimentaron el software con los datos recopilados.

La IA luego se utilizó para buscar los mejores candidatos a fármacos antienvejecimiento entre más de 800.000 opciones.

El robot puede probar todas las alternativas simultáneamente en busca del fármaco más eficaz. En la jerga científica, esta etapa el experimento se llevó a cabo «en silicio», es decir, restringido al entorno digital.

Usando el tamizaje con inteligencia artificial, se obtuvieron 216 compuestos. De ellos, 25 mostraron una alta actividad senolítica, lo que significa que son muy eficaces para matar células zombies.

Luego, nuevos experimentos de laboratorio redujeron la lista a tres medicamentos posibles. Se probó uno de ellos en un ratón de 80 años. Los científicos detectaron una disminución en los biomarcadores del envejecimiento, es decir, del número de «zombis» en los riñones del roedor.

Según Wong, esto «indica que el compuesto puede reducir eficazmente el envejecimiento de las células en animales vivos«.

Por ahora, las tres soluciones en fase de prueba se denominan BRD-K20733377, BRD-K56819078 y BRD-K44839765.

Acrónimos complicados que parecen sacados de etiquetas de botellas de laboratorio. “Pero algún día podrían permitirnos a todos vivir una vida más larga y saludable”, espera Wong.

Pruebas en humanos

En el tamizaje de compuestos que hizo la inteligencia artificial, uno de los principales factores que se tuvieron en cuenta fueron los probables efectos secundarios de los medicamentos.

«Usamos computadoras en experimentos biológicos desde hace más de cincuenta años, pero la IA ha avanzado hasta tal punto que, hoy, es posible realizar experimentos a esta escala», le dice a la BBC la bióloga brasileña Aline Martins.

Es investigadora del Scripps Research Institute, en la ciudad de San Diego, en California, donde realiza investigaciones utilizando inteligencia artificial para buscar biomarcadores (compuestos biológicos capaces de detectar y, así, ayudar a prevenir) más eficientes. 

Martins, , se mostró entusiasmada con el trabajo de sus colegas porque «probó de muchas maneras cómo miles de sustancias existentes, con principios activos descritos en la literatura científica, pueden reutilizarse para combatir el envejecimiento«.

También destaca que esto es «algo que sería imposible de hacer en humanos, o en el laboratorio, sin utilizar este entorno de silicio».

«Al impedir que las células dañadas se dividan, este proceso reduce la posibilidad de que las células se salgan de control y se vuelvan cancerosas», dice Felix Wong.

Pero también son las causantes del envejecimiento y, cuando se presentan de forma continua, generan condiciones como la artrosis, inflamación o incluso el cáncer.

«Lo que buscamos hoy es un senolítico equilibrado, capaz de detener nuestros procesos de envejecimiento, pero sin provocar los efectos aún más nocivos y tóxicos del proceso», destaca Aline Martins.

Wong cree que podemos estar cerca de este descubrimiento.

«Seguimos los ritos de la ciencia. Esperamos hacer pruebas eventualmente en humanos, con el objetivo de usar estos compuestos para aumentar nuestra esperanza de vida eliminando subpoblaciones de células envejecidas que son dañinas para nosotros».