La pandemia del Covid -19 marcó un punto de inflexión en la comprensión de cómo los virus pueden mutar y convertirse en nuevas amenazas. Investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard (HMS) y de la Universidad de Oxford se sumergieron en esta premisa, al desarrollar una inteligencia artificial que tiene como misión anticipar las posibles variantes de un patógeno.
En un estudio publicado en Nature, se desvela el innovador EVEscape, una inteligencia artificial (IA) que aporta dos aspectos cruciales: secuencias evolutivas, que prevén las mutaciones virales, y un análisis biológico y estructural detallado del patógeno. Estos elementos se fusionan para brindar predicciones fundamentales.
El punto de partida de EVEscape fue EVE, acrónimo de «modelo evolutivo de efecto variante», diseñado inicialmente para detectar mutaciones genéticas responsables de enfermedades humanas. «El núcleo de EVE es un modelo generativo que aprende a anticipar la funcionalidad de las proteínas basándose en datos evolutivos a gran escala entre especies», explicaron los expertos en un comunicado.
Esta IA demostró su capacidad para distinguir mutaciones benignas de aquellas que causan enfermedades, incluyendo cáncer y trastornos del ritmo cardíaco.
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Durante la pandemia, los investigadores se centraron en el SARS-CoV-2 y sus futuras variantes preocupantes, tras haber obtenido resultados prometedores en la predicción de la evolución de otros virus como el VIH y la influenza. «Publicamos un ranking de nuevas variantes cada dos semanas. Con el tiempo, esta información podría ser vital para el desarrollo de vacunas y terapias más efectivas», mencionaron en su comunicado, al tiempo que anunciaron la expansión de sus investigaciones hacia nuevos patógenos.
Debora Marks, profesora de biología de sistemas en el Instituto Blavatnik de la HMS y autora principal del estudio, explicó que el objetivo es «anticipar la variación de los virus y prever nuevas variantes, ya que ello sería esencial para diseñar vacunas y terapias».
La herramienta frente al Covid-19 y sus mutaciones
Los científicos retrocedieron en el tiempo hasta enero de 2020, justo antes de que se declarara la pandemia de Covid-19, y solicitaron a EVEscape que predijera la evolución del SARS-CoV-2. Según los expertos, esta herramienta «predijo con precisión qué mutaciones ocurrirían durante la pandemia, en comparación con los enfoques experimentales que evalúan la capacidad del virus para eludir los anticuerpos del sistema inmunológico». Además, logró predecir con mayor eficiencia cuáles mutaciones serían más prevalentes.
No obstante, lo más destacado es su capacidad para realizar predicciones más rápidas y eficientes en comparación con las pruebas de laboratorio, ya que no depende de la aparición de anticuerpos relevantes en la población. Según los expertos, si se hubiera utilizado al comienzo de la pandemia, se habría adelantado a las mutaciones más frecuentes e identificado las variantes más preocupantes.
La herramienta también predijo qué terapias basadas en anticuerpos perderían eficacia a medida que el virus desarrollara mutaciones para evadir esos tratamientos. «Al determinar rápidamente el nivel de amenaza de nuevas variantes, podemos ayudar a tomar decisiones de salud pública más tempranas», explicó Sarah Gurev, coautora principal del estudio.
Nicole Thadani, otra coautora principal, destacó que están incorporando información biológica sobre el funcionamiento del sistema inmunológico en su análisis de la historia evolutiva del virus. Además, se han ampliado a la evaluación de virus como Lassa y Nipah, dos patógenos con potencial pandémico y relativamente escasa información disponible.
Otra aplicación clave de EVEscape es la evaluación de vacunas y terapias contra las variantes virales actuales y futuras. Esta capacidad puede ayudar a los científicos a diseñar tratamientos que sean resistentes a los mecanismos de evasión desarrollados por los virus. «Históricamente, el diseño de terapias y vacunas ha sido reactivo, lento y basado en secuencias de virus conocidas», subrayaron los expertos.