IRIS: la inteligencia artificial que aprende el idioma secreto con el que las células se convierten en órganos

Durante las primeras semanas de vida, cuando un embrión es apenas un puñado de células que se multiplican a toda velocidad, ocurre algo casi mágico: cada célula recibe instrucciones químicas precisas que le dicen en qué debe convertirse. Una se transformará en neurona, otra en célula del corazón, otra en parte del pulmón. Esas instrucciones viajan en forma de señales químicas, una suerte de whatsapp biológico que los investigadores llevan décadas tratando de descifrar. Ahora, un equipo del Instituto Whitehead, afiliado al MIT en Estados Unidos, creó una inteligencia artificial capaz de leer ese lenguaje y anticipar el destino de cada célula con un nivel de precisión inédito.

Cómo funciona IRIS, en pocas palabras

El sistema se llama IRIS y su nombre ya es una pista de lo que hace: en inglés, un iris es esa parte del ojo que regula cuánta luz entra, pero en biología también existen las proteínas IRIS, involucradas en la comunicación celular. El equipo lo pensó como un interruptor que regula el flujo de información entre las señales químicas y la respuesta de cada célula.

Para entrenarlo, los investigadores trabajaron con células madre de ratón y humanas. Activaron y desactivaron de manera controlada seis señales químicas distintas, las combinaron de a miles de formas posibles y fueron registrando cómo cambiaba la actividad de los genes en cada célula. Con esa enorme cantidad de datos armaron un mapa de correspondencias: si llega tal combinación de señales, el sistema sabe predecir que esa célula terminará formando, por ejemplo, músculo cardíaco.

La investigadora Pulin Li, del Instituto Whitehead y profesora de biología en el MIT, lo comparó con algo mucho más cotidiano: los asistentes de voz como Siri se entrenan principalmente en inglés y después, con esa base, logran reconocer otros idiomas. IRIS aprende a identificar una señal química en un tipo de célula y luego la reconoce en tejidos completamente distintos, incluso en aquellos que nunca vio durante su entrenamiento. En la jerga técnica, eso se llama aprendizaje por transferencia.

Qué pudo predecir en las pruebas

• En embriones de ratón, IRIS anticipó con precisión qué combinaciones de señales químicas conducen a la formación del corazón, los intestinos, los músculos y la médula espinal.
• Superó una prueba exigente sobre segmentación embrionaria, el proceso por el cual el cuerpo temprano se organiza en partes bien delimitadas respondiendo a señales que llegan desde dos direcciones opuestas. Lo notable es que nunca fue entrenado específicamente para esa tarea.
• Cuando se lo enfrentó a tipos de células nerviosas que no había procesado antes, sus predicciones coincidieron con lo que la biología ya conocía sobre cómo se forma el sistema nervioso.
• Se aplicó para mejorar el cultivo de tejido pulmonar en laboratorio, un primer paso hacia posibles terapias para enfermedades como el asma y la fibrosis pulmonar.

Traducido a una comparación doméstica: si las células de un embrión fueran una enorme orquesta donde cada instrumentista toca una partitura distinta, IRIS sería el director invitado que alcanza a entender la música sin haber ensayado con esa orquesta en particular. Alcanza con conocer la melodía general para deducir qué instrumento está sonando.

Qué falta para que llegue a la gente

Por ahora, IRIS es una herramienta de investigación. Funciona en el laboratorio con células de ratón y con líneas celulares humanas cultivadas in vitro, pero todavía no se probó en pacientes ni en tejidos humanos completos. Para que sus predicciones se traduzcan en tratamientos concretos, los científicos deberán validar el sistema en modelos animales más complejos, ajustar los protocolos de cultivo de órganos y, sobre todo, demostrar que las células que IRIS ayuda a producir en laboratorio son seguras y funcionales una vez trasplantadas. Es un paso enorme en la biología del desarrollo, pero todavía queda un camino considerable hasta que esta inteligencia artificial se traduzca en terapias disponibles en el consultorio médico.