Una inteligencia artificial aprende el idioma químico del desarrollo celular

¿Y si para entender el desarrollo de un embrión alcanza con aprender a traducir sus señales químicas? La pregunta parece salida de un manual de espionaje, pero es el problema que aborda IRIS, un sistema de inteligencia artificial desarrollado por un equipo del Instituto Whitehead.

Durante el desarrollo embrionario, las células reciben mensajes que influyen en su destino: pueden convertirse en células del corazón, los pulmones, los músculos o el sistema nervioso. La dificultad está en que esas instrucciones no llegan de a una. Se combinan, se cruzan y cambian según el contexto.

¿Cómo aprende IRIS el lenguaje de las células?

El equipo trabajó con células madre de ratón y de humano. Activó y desactivó seis señales químicas, las combinó de miles de maneras y registró cómo respondía la actividad genética de cada célula. Con esa información, el sistema aprendió a relacionar combinaciones de señales con posibles destinos celulares.

La estrategia se llama aprendizaje por transferencia. La sigla puede sonar complicado, pero la idea es sencilla: como un sistema de reconocimiento de voz entrenado en inglés puede servir para reconocer otros idiomas, IRIS identifica patrones en un grupo de células y los aplica a tejidos diferentes, incluso a algunos que no había visto durante el entrenamiento.

¿Qué pudo anticipar en las pruebas?

• En embriones de ratón, identificó señales asociadas con la formación del corazón, los intestinos, los músculos y la médula espinal.
• Resolvió una prueba de segmentación embrionaria, el proceso mediante el cual el cuerpo comienza a organizarse respondiendo a señales que llegan desde direcciones opuestas.
• Predijo el comportamiento de tipos de células nerviosas que no había procesado, y sus resultados coincidieron con el conocimiento previo sobre la formación del sistema nervioso.

Además, los investigadores ya usaron el sistema para mejorar el cultivo de tejido pulmonar en laboratorio. La aplicación podría aportar información relevante para estudiar enfermedades como el asma y la fibrosis pulmonar. La promesa es concreta, aunque todavía no significa que IRIS pueda reconstruir un pulmón entero con solo tocar un botón. Mientras tanto, la señal sigue sin llegar