Una inteligencia artificial aprendió el idioma secreto con el que las células eligen su destino

Las células de nuestro cuerpo no se las arreglan solas. Mientras un embrión se va armando, charlan entre ellas todo el tiempo mediante señales químicas, como mensajes de texto que les van diciendo en qué tienen que convertirse: neurona, célula del corazón, parte del pulmón. Entender ese código fue siempre uno de los quebraderos de cabeza más grandes de la biología, y un equipo del Instituto Whitehead, en Cambridge, Estados Unidos, acaba de meterle inteligencia artificial al problema.

Cómo aprende IRIS el lenguaje celular

La herramienta se llama IRIS y trabaja con una técnica conocida como aprendizaje por transferencia. Para explicarlo me sirve una analogía que escuché de una de las investigadoras: pensá en los asistentes de voz como Siri, que se entrenan sobre todo en inglés y después usan ese entrenamiento para reconocer otros idiomas. IRIS hace lo mismo con las células: aprende a identificar una señal química en un grupo y después la reconoce en tejidos completamente distintos, incluso en los que nunca vio durante el entrenamiento.

“Piensa en los sistemas de reconocimiento de voz como Siri, que se entrenan principalmente en inglés, pero que luego utilizan ese entrenamiento para reconocer otros idiomas.”Pulin Li, investigadora del Instituto Whitehead y profesora de biología en el MIT

• Trabajaron con células madre de ratón y humanas.
• Activaron y desactivaron seis señales químicas distintas.
• Combinaron esas señales de miles de formas posibles.
• Registraron cómo cambiaba la actividad genética de cada célula en cada caso.
• Con esos datos armaron un mapa: dada una combinación de señales, IRIS predice en qué se va a convertir la célula.

Le pedí a Lucas, un becario del laboratorio donde colaboré el año pasado, que me explicara por qué esto es tan importante. Me dijo, textualmente: "Lo que hacíamos antes era ir probando de a una señal por vez, como adivinar una palabra mirando una sola letra. IRIS lee la oración entera".

Qué pudo predecir y por qué importa

En embriones de ratón, IRIS anticipó con precisión qué señales llevan a la formación del corazón, los intestinos, los músculos y la médula espinal. También aprobó un examen más exigente: la segmentación embrionaria, ese proceso por el cual el cuerpo se acomoda en partes como si fueran gajos de una naranja, respondiendo a señales que vienen desde dos direcciones opuestas. Lo curioso es que no lo habían entrenado específicamente para eso, y aun así acertó. Cuando lo enfrentaron a tipos de células nerviosas que nunca había visto, sus predicciones coincidieron con lo que ya se sabía sobre cómo se arma el sistema nervioso.

¿Y eso para qué sirve? En lo inmediato, los investigadores ya usaron IRIS para mejorar el cultivo de tejido pulmonar en laboratorio, un paso clave para investigar enfermedades como el asma y la fibrosis pulmonar sin necesidad de tomar muestras de pacientes. A más largo plazo, descifrar este lenguaje celular podría ayudar a producir tejidos de reemplazo, entender por qué fallan algunos embarazos temprano y diseñar terapias que le "hablen" a las células en su propio idioma para que se reparen.