Durante el tercer año de la pandemia de covid-19, investigadores informaron sobre otro virus preocupante: Henipavirus Langyam, que causa problemas respiratorios, fiebre y diversos síntomas alarmantes. Si bien no ha sido relacionado con ninguna muerte, está vinculado con algunos virus mortales, por lo que los científicos están interesados en desarrollar una vacuna con ayuda de la inteligencia artificial (IA) a fin de combatir pandemias futuras.
“Solo había un problema: parecía imposible producir una proteína viral que pudiera formar la base de una inyección en el laboratorio. Si ni siquiera podemos estudiar la proteína, ¿cómo vamos a entender cómo funciona y cómo vamos a fabricar una vacuna?”, se cuestionó David Veesler, virólogo estructural de la Universidad de Washington en Seattle.
En un trabajo publicado en bioRxiv en agosto, el equipo de Veesler describió el uso de la herramienta de predicción AlphaFold para mapear la estructura de una proteína con la que Langya invade las células. Otra herramienta de IA identificó mutaciones que transformaron la “molécula rebelde” en una candidata a vacuna adecuada.
La investigación es parte de esfuerzos incipientes para utilizar avances innovadores en inteligencia artificial, como AlphaFold y grandes modelos de lenguaje para estar preparados en futuras pandemias.
En un artículo de Nature, la comunidad científica ahonda en una herramienta de aprendizaje automático que puede predecir la evolución de un virus con potencial de causar una pandemia. Esta información busca mejorar la resiliencia de las vacunas, incluidas las de covid-19, y podría dar al mundo una ventaja cuando aparezca la próxima amenaza.
Investigaciones anteriores sobre otros coronavirus, incluido el que causa el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS), les dieron una buena idea a los investigadores de cómo convertir la secuencia genética del SARS-CoV-2 en una vacuna.
“Tuvimos mucha suerte”, dice Neil King, bioquímico de la Universidad de Washington. Sin embargo, no existen datos similares para muchos otros virus con potencial pandémico. Ahí es donde el aprendizaje automático resalta más su importancia.
“El virus Langya es parte de una familia llamada henipavirus. Estos incluyen el virus Nipah, altamente letal, y el virus Hendra, que causa brotes mortales en los caballos y puede ser fatal para las personas.
Langya es genéticamente lo suficientemente distinta como para que las contramedidas contra sus parientes, incluida una vacuna Hendra aprobada para caballos y probada en humanos, probablemente no funcionen”, apunta Veesler.
Por lo anterior, su equipo propuso mapear la estructura de la versión de Langya de la “proteína G”, que es el objetivo de los anticuerpos que bloquean la infección en otros henipavirus y la base de la vacuna Hendra.
Los esfuerzos iniciales para convencer a las células humanas de que produjeran la proteína G de Langya para su estudio fracasaron. Por esta razón, los investigadores utilizaron AlphaFold para predecir cómo se ve la proteína.
Otra herramienta de IA identificó mutaciones que hicieron que la proteína fuera lo suficientemente estable como para investigarla en el laboratorio. De esta manera, la proteína viral modificada por IA es ahora la base de un prototipo de vacuna para Langya, afirma Veesler.
Jason McLellan, biólogo estructural de la Universidad de Texas en Austin, ha comenzado a utilizar algunas de las mismas herramientas de inteligencia artificial para estudiar proteínas virales y modificarlas para el diseño de vacunas. En algunos casos, identificó cambios que de otro modo habría pasado por alto.
“Estas nuevas técnicas están cambiando nuestra vida cotidiana, haciendo que las cosas sean mucho más rápidas”, afirma Clara Schoeder, que trabaja en diseño computacional de terapias en la Universidad de Leipzig, en Alemania.
Según refiere el artículo de la revista Nature, otros investigadores están utilizando la inteligencia artificial para fabricar vacunas basadas en proteínas de diseño. Un equipo se apoya en gran medida en herramientas de aprendizaje automático basadas en IA generadoras de imágenes, como Midjourney.
Una creación que el grupo aún no ha publicado es una proteína de diseño que contiene un fragmento de una molécula de malaria, obligándola a adoptar una forma que atrae una poderosa respuesta de anticuerpos.
Actualmente, los expertos también están empezando a utilizar el aprendizaje automático para diseñar vacunas que estén uno o dos pasos por delante de los virus más preocupantes: VIH, la influenza, Nipah y el virus que causa la fiebre hemorrágica de Lassa. N
