Una tecnología puntera de inteligencia artificial cambiará radicalmente la investigación científica
Las proteínas están presentes en todos los seres vivos y entre ellas figuran numerosos compuestos biológicos esenciales como, por ejemplo, enzimas, hormonas y anticuerpos. Comprender la función de la estructura de las proteínas es fundamental para hacer avanzar la medicina. Sin embargo, hasta la fecha, solo se ha logrado describir la estructura de un pequeño porcentaje de proteínas. Los investigadores de la empresa DeepMind, con sede en Londres, emplearon una tecnología de IA, denominada AlphaFold, para predecir la estructura de la mayoría de las proteínas producidas por el cuerpo humano. En colaboración con el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL, por sus siglas en inglés), presentaron sus resultados en la revista científica «Nature».
¿Podría el mapa biológico desatar una revolución médica?
«Creemos que es la imagen más completa y precisa del proteoma humano hasta la fecha. Además este trabajo constituye, a día de hoy, la contribución más importante de la IA en pos de mejorar el estado del conocimiento científico», comentó el cofundador y director general de DeepMind, el doctor Demis Hassabis, a la «BBC». «Creo que es un gran ejemplo del tipo de beneficios que la IA puede aportar a la sociedad. Estamos muy ilusionados por ver qué es capaz de hacer la comunidad científica con esta base de datos». La directora general del EMBL, la catedrática Edith Heard, afirmó: «Constituirá un elemento revolucionario para nuestra comprensión del funcionamiento de la vida». El equipo de investigación publicó la base de datos en línea de proteínas más completa y precisa, con 20 000 proteínas codificadas por el genoma humano. También incluye más de trescientas cincuenta mil proteínas del ser humano y otros organismos, desde bacterias y levaduras hasta ratones. En un futuro próximo, esta cifra será de millones de proteínas. AlphaFold predijo con precisión la estructura tridimensional (3D) de las proteínas a partir de sus secuencias de aminoácidos, que son compuestos orgánicos que se combinan para crear proteínas.
El aprendizaje profundo acelera el ritmo de la ciencia
Durante años, el proceso de analizar la mayoría de las proteínas codificadas por el genoma humano y predecir su estructura 3D probable ha sido largo y caro. Es más, el «software» empleado carecía de la precisión necesaria. Por ello, hasta la fecha, solo se conocía la estructura del 17 % de todas las proteínas humanas. AlphaFold predijo las posiciones estructurales del 58 % de los aminoácidos del proteoma que, en aproximadamente el 36 % de los casos, se pronosticaron con gran certeza. La estructura 3D puede proporcionar información relevante sobre una proteína, por ejemplo, cómo interactúa con otras proteínas y sustancias químicas. La comunidad científica puede emplear esta estructura para entender cómo mutaciones específicas cambian la función de dicha proteína. Los científicos de distintas disciplinas, desde la neurociencia hasta la medicina, podrán acelerar su trabajo gracias a este sofisticado sistema de IA. «Permitir que la comunidad científica internacional pueda acceder a las predicciones de AlphaFold posibilita nuevas líneas de investigación, desde enfermedades desatendidas hasta nuevas enzimas para la biotecnología, entre otras muchas cuestiones —comentó Ewan Birney, director general adjunto del EMBL y director del Instituto Europeo de Bioinformática del EMBL, en una nota de prensa—. Es una herramienta científica fantástica e innovadora, que complementa las tecnologías existentes y nos permitirá ampliar los límites de nuestra comprensión del mundo». «Nuestra imaginación constituye la única y verdadera limitación a sus aplicaciones… la base de datos AlphaFold mejorará nuestra comprensión del funcionamiento de las proteínas y su papel en los procesos clave de la vida —declaró Heard a «The Guardian»—. Esta comprensión significa que podemos estar mejor preparados para dilucidar los mecanismos moleculares de la vida y acelerar nuestras investigaciones en pos de proteger y tratar la salud humana, así como la salud de nuestro planeta…».
Palabras clave
IA, proteína, aminoácido, proteoma, genoma, estructura 3D, AlphaFold