Cómo funciona la nueva herramienta de IA desarrollada por expertos de Harvard y Oxford que podría predecir la evolución de los virus

La pandemia fue un punto de inflexión en la necesidad de conocer la capacidad que tienen los virus de mutar. Sin embargo, existen un gran número de patógenos que, al cambiar parte de su genoma, se convierten en nuevas amenazas. Sobre esa premisa trabajaron investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard (HMS) y de la Universidad de Oxford, quienes desarrollaron una inteligencia artificial que tiene como objetivo principal predecir cuáles pueden ser las variantes en que puede evolucionar un germen.

El estudio, publicado en Nature, dio detalles del denominado EVEscape, una IA que brinda dos aspectos esenciales: secuencias evolutivas (que predice los cambios que puede tener el virus) e información biológica y estructural detallada sobre el patógeno. De esta manera y gracias a la conjunción de ambos elementos, la herramienta puede realizar estas predicciones.

Según detallaron los expertos, esta herramienta tuvo un paso previo: EVE. Esta sigla es la abreviatura de “modelo evolutivo de efecto variante”, la cual fue desarrollada con el objetivo de detectar mutaciones genéticas que pueden producir enfermedades humanas.

“El núcleo de EVE es un modelo generativo que aprende a predecir la funcionalidad de las proteínas basándose en datos evolutivos a gran escala entre especies”, señalaron los expertos en un comunicado. Al tiempo que destacaron que esta IA les permitió identificar las mutaciones causantes de enfermedades de aquellas que son benignas, las cuales se refieren a genes implicados en “diversas afecciones, incluidos cánceres y trastornos del ritmo cardíaco”.

Con la pandemia, y tras obtener resultados al predecir la evolución sobre virus tales como VIH y la influenza, los expertos se centraron en el SARS-CoV-2 y sus futuras variantes preocupantes. “Cada dos semanas publican un ranking de nuevas variantes. Con el tiempo, esta información podría ayudar a los científicos a desarrollar vacunas y terapias más eficaces”, indicaron en el comunicado. Mientras que, en paralelo, adelantaron que ya empezaron a ampliar su investigación y comenzaron a sumar nuevos patógenos.

Debora Marks, profesora de biología de sistemas en el Instituto Blavatnik de la HMS y autora principal del estudio, el objetivo es “saber si podemos anticipar la variación de los virus y pronosticar nuevas variantes, porque si podemos hacerlo, eso será extremadamente importante para diseñar vacunas y terapias”.

En el trabajo, los científicos retrocedieron hasta enero de 2020, justo antes de que fuera declarada la pandemia de COVID-19 y le pidieron a EVEscape que predijera qué pasaría con el SARS-CoV-2. Según indicaron, esta herramienta “predijo qué mutaciones ocurrirían durante la pandemia con una precisión similar a la de los enfoques experimentales que prueban la capacidad del virus para unirse a los anticuerpos producidos por el sistema inmunológico”. Sin embargo, logró predecir con mayor eficacia cuál de esas mutaciones sería más prevalente.

Pero eso no es todo, pudo “hacer sus predicciones de manera más rápida y eficiente que las pruebas de laboratorio, ya que no necesitaba esperar a que surgieran anticuerpos relevantes en la población y estuvieran disponibles para realizar pruebas”. Siendo que si se hubiera implementado al inicio de la pandemia, según los expertos, habría predicho las mutaciones más frecuentes e identificado las variantes más preocupantes.

Incluso, los expertos afirmaron que esta herramienta “predijo qué terapias basadas en anticuerpos perderían su eficacia a medida que avanzara la pandemia y el virus desarrollara mutaciones para escapar de estos tratamientos”. “Al determinar rápidamente el nivel de amenaza de nuevas variantes, podemos ayudar a informar decisiones de salud pública más tempranas”, dijo la coautora principal Sarah Gurev, estudiante de posgrado en el laboratorio Marks del programa de Ingeniería Eléctrica e Informática del MIT.

La coautora principal Nicole Thadani, ex investigadora en el laboratorio de Marks, agregó: “Estamos tomando información biológica sobre cómo funciona el sistema inmunológico y agregándola a nuestros aprendizajes de la historia evolutiva más amplia del virus”, siendo que, en la actualidad, comenzaron a analizar virus como Lassa y Nipah, dos patógenos con potencial pandémico sobre los que existe relativamente poca información, para evaluar sus proyecciones.

“Otra aplicación importante de EVEscape sería evaluar vacunas y terapias contra variantes virales actuales y futuras. La capacidad de hacerlo puede ayudar a los científicos a diseñar tratamientos que sean capaces de resistir los mecanismos de escape que adquiere un virus”, indicaron los expertos en el escrito. Mientras que Thadani completó: “Históricamente, el diseño terapéutico y de vacunas ha sido retrospectivo, lento y vinculado a las secuencias exactas conocidas sobre un virus determinado”.