La nueva «biología digital» utiliza la IA para descubrir nuevos fármacos y los mecanismos de la vida

• Álvaro Ibañez


• 24 Nov 2021

A través de Alphabet, su empresa matriz, Google ha anunciado la puesta en funcionamiento de Isomorphic Labs, unos laboratorios que utilizan como herramienta principal la inteligencia artificial y cuyo objetivo es descubrir nuevos fármacos. Pero la metodología que utilizan podría proporcionar nuevos conocimientos sobre los mecanismos de la vida, empezando por la estructura y plegamiento en tres dimensiones de las proteínas, pero también más relaciones entre la biología y la informática, a partir de esos modelos construidos y manipulados por la IA. Es una forma de llevar más allá a la inteligencia artificial, aplicándola en nuevos campos, igual que ha sucedido exitosamente en otros como la conducción autónoma, las traducciones o el entendimiento del lenguaje natural y hablado.

Isomorphic utiliza la misma tecnología de IA que Google comenzó a usar con éxito en sistemas como AlphaGo y AlphaZero para aprender a jugar al go o al ajedrez, en concreto uno llamado AlphaFold 2. Este software y sus algoritmos se desarrollaron para buscar solución a uno de los problemas científicos más complejos computacionalmente hablando de las últimas décadas: el conocido como plegamiento de las proteínas o cómo a partir de una secuencia de aminoácidos surge una estructura tridimensional funcional que llamamos proteína y que es fundamental para la vida.

El problema es que el número de formas de combinar los aminoácidos es enorme y el de las formas de plegarlos en 3D más todavía; de hecho, se calcula que existen unos 200 millones de proteínas distintas en los seres vivos. Y aunque una proteína se pliega en cuestión de milisegundos, el cálculo inverso (esto es: de qué aminoácidos procede y cómo se han plegado exactamente) es complicadísimo y casi inabarcable. Para abordar el problema se emplean sistemas de predicción en los que los cálculos de la IA mejoran sustancialmente los de las técnicas clásicas. Con los avances de AlphaFold 2 ya se cuenta con predicciones y cálculos para todas las proteínas del cuerpo humano y otros 20 organismos vivos que son muy importantes para los científicos.

AlphaFold existió en una primera versión allá por 2018 y AlphaFold 2 es una segunda versión mejorada en 2020, que es con la que comenzará a trabajar Isomorphic. La diferencia es, básicamente, que en AlphaFold 2 se han eliminado algunos sesgos conocidos de la primera versión y se utiliza un sistema de subredes acopladas a un único modelo, en vez de varios modelos independientes como se hacía inicialmente. El resultado luego se refina con cálculos termodinámicos (relativos a la energía con que se atraen los átomos y moléculas) hasta dar con las estructuras finales de las proteínas.

Conocer cómo surgen las proteínas y cuál es su estructura es fundamental para desarrollar nuevos fármacos de forma eficiente y proporcionar la cura para muchas enfermedades. Con cierto optimismo, en Isomorphic Lab esperan que esto permita acelerar todo el proceso de forma notable en los años venideros. Pero además de eso, e igual que AlphaZero aprendió por sí mismo a jugar al ajedrez al nivel de los mejores maestros, superando incluso al software especializado más avanzado en unas pocas horas –y sin conocer nada de aperturas, ni finales– de AlphaFold 2 se espera mucho más. Los expertos creen que puede ayudar a generar modelos y predecir fenómenos biológicos más complejos todavía, como los que dan origen a la vida a partir de moléculas simples y a toda su enorme variedad y complejidad.

Como curiosidad, el nombre de la nueva compañía, Isomorphic, hace referencia al isomorfismo o correspondencia entre dos estructuras diferentes, en este caso los campos de la biología y la informática. Como explican en su web, parece evidente que la biología no son sólo ecuaciones matemáticas, pero la IA puede ir más allá de esas ecuaciones, encontrando relaciones, patrones e incluso una especie de «lenguaje de la biología» que sirva para explicar cómo funciona todo de un modo más profundo.

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