La inteligencia artificial ha dado un salto significativo en el campo de la virología al descubrir una amplia gama de nuevos virus de ARN que hasta ahora habían permanecido ocultos. Un equipo de investigadores ha desarrollado un modelo de deep learning llamado LucaProt, que ha identificado 161,979 especies potenciales de virus de ARN y 180 supergrupos diferentes, expandiendo la diversidad conocida de la virosfera de ARN a nivel global.
El estudio ha sido liderado por un equipo internacional de investigadores de diversas instituciones reconocidas en el ámbito de la virología y la bioinformática. Entre los autores principales se encuentran Xin Hou, Yong He y Pan Fang, con la participación destacada de Edward C. Holmes, experto en evolución de virus del Centro de Investigación de Virus del Instituto Westmead y de la Universidad de Sídney. Además, el proyecto ha contado con la colaboración de científicos del Laboratorio Estatal Clave para el Control Inteligente y la Predicción de Enfermedades Infecciosas de la Universidad Sun Yat-sen en China, así como del Laboratorio Apsara de Alibaba Cloud Intelligence. También han contribuido especialistas del Centro para el Control y Prevención de Enfermedades de Wuhan y del Instituto Polar de Investigación de China.
LucaProt: el modelo AI que supera las limitaciones tradicionales
Los métodos tradicionales para identificar virus a menudo se basan en el análisis de secuencias genéticas conocidas, lo que limita su capacidad para descubrir virus altamente divergentes. LucaProt, sin embargo, utiliza un enfoque innovador basado en la arquitectura transformer, lo que le permite analizar tanto la secuencia como las características estructurales de las proteínas virales, como la ARN polimerasa dependiente de ARN (RdRP).
Gracias a este enfoque, LucaProt ha revelado virus de ARN en 10,487 metatranscriptomas recolectados de diversos ecosistemas globales, incluyendo entornos extremos como manantiales de agua caliente y ventilas hidrotermales. Esto sugiere que los virus de ARN son más ubicuos de lo que se pensaba, estando presentes incluso en las condiciones más adversas del planeta.
El impacto de la inteligencia artificial en la virosfera global
El uso de inteligencia artificial para el descubrimiento de virus ha resultado en una expansión significativa del número de supergrupos virales conocidos, pasando de los 21 supergrupos reconocidos previamente a un total de 180 supergrupos. Esta ampliación incluye muchos grupos de virus que apenas habían sido estudiados, lo que destaca la capacidad de la tecnología para abrir nuevas fronteras en la exploración de la biodiversidad viral.
LucaProt demostró una precisión excepcional, con solo un 0.014% de falsos positivos, lo que lo convierte en una herramienta más eficaz que otras tecnologías tradicionales como HMMscan y Diamond BLAST. Además, esta herramienta superó a los métodos convencionales en términos de precisión y sensibilidad, detectando incluso aquellos virus que se habían pasado por alto en estudios anteriores.
El modelo se validó mediante el uso de técnicas como la RT-PCR y la secuenciación de ADN/ARN en 50 muestras ambientales, confirmando la autenticidad de los virus descubiertos. La inclusión de información estructural permite a LucaProt identificar virus altamente divergentes que antes eran imposibles de detectar mediante métodos tradicionales basados exclusivamente en la similitud de secuencias.
Una herramienta revolucionaria para la biología y la virología
El avance de LucaProt no solo expande la virosfera de ARN, sino que también redefine la forma en que se estudian estos organismos. Su capacidad para integrar datos de secuencia y estructura proporciona una visión más profunda del funcionamiento de las proteínas virales, permitiendo a los investigadores predecir la función de proteínas virales con mayor precisión.
La inteligencia artificial continúa demostrando su potencial para revolucionar diversas áreas de la biología, y el descubrimiento de esta vasta diversidad de virus de ARN es solo un ejemplo del impacto que esta tecnología puede tener en el estudio de los organismos más pequeños de la Tierra. Con herramientas como LucaProt, el futuro del descubrimiento y la clasificación de virus promete ser más rápido y preciso que nunca.
Este estudio ha puesto de manifiesto que la diversidad de virus de ARN está lejos de haberse descubierto completamente. La utilización de tecnologías de IA como LucaProt abrirá nuevas oportunidades para identificar y estudiar la evolución de virus en ecosistemas donde anteriormente era imposible detectarlos.
Para más detalles sobre este avance, puedes consultar el artículo completo publicado ayer en Cell y accesible a través de este enlace.
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