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

A vos te pasó alguna vez de instalar una aplicación y que no te reconozca el teclado? Bueno, a las células del cuerpo humano les pasa algo parecido, pero a una escala mucho más grande. Durante el desarrollo del embrión, cada célula recibe un mensaje químico que le indica en qué se va a convertir: si será neurona, músculo, parte del corazón o del pulmón. Lo que nadie sabía hasta ahora era leer ese mensaje con precisión. Hoy, un equipo del Instituto Whitehead, dependiente del MIT, presentó una herramienta que lo logra.

Una idea simple: aprender un idioma y después otro

IRIS es el nombre del sistema. Funciona con una técnica llamada aprendizaje por transferencia, la misma que usa Siri para entrenarse en inglés y después entender otros idiomas. Pulin Li, investigadora principal del proyecto, lo explica con una frase que cualquier usuario entiende: Pensá en los sistemas de reconocimiento de voz, que se entrenan principalmente en inglés y después usan ese conocimiento para reconocer otros idiomas. IRIS aprende a identificar una señal química en un grupo de células y después la reconoce en tejidos distintos, incluso en aquellos que nunca vio durante el entrenamiento.

Para armar el sistema, los investigadores trabajaron con células madre de ratón y humanas. Encendieron y apagaron de forma controlada seis señales químicas distintas, las combinaron de miles de maneras y midieron cómo respondía la actividad genética de cada célula. Con esos datos construyeron un mapa: ante cierta combinación de señales, IRIS puede anticipar qué tejido formará esa célula.

Las pruebas, en concreto

Los resultados fueron sólidos. En embriones de ratón, IRIS anticipó con precisión qué señales conducen a la formación del corazón, los intestinos, los músculos y la médula espinal. También superó una prueba sobre segmentación embrionaria, el proceso por el cual el cuerpo se organiza en partes respondiendo a señales que llegan desde dos direcciones opuestas, sin haber sido entrenado específicamente para esa tarea. Y cuando se lo evaluó con tipos de células nerviosas que nunca había procesado, sus predicciones coincidieron con lo que ya se sabía sobre la formación del sistema nervioso.

Me lo imagino como si en un pueblo de Santa Cruz, el del regimiento, alguien aprendiera a leer los carteles de una ruta y después pudiera aplicarlo en otra ruta distinta. La lógica es la misma: si entendés el código, podés trasladarlo.

Para qué sirve hoy

Los investigadores ya pusieron a IRIS a trabajar en un problema concreto: mejorar el cultivo de tejido pulmonar en laboratorio. Las implicancias son directas para enfermedades como el asma y la fibrosis pulmonar, dos cuadros que afectan a millones de personas y donde conseguir células pulmonares funcionales para investigar es un cuello de botella permanente.

• Entrenan a IRIS con células madre a las que activan y desactivan seis señales químicas en distintas combinaciones.
• El sistema registra cómo cambia la actividad genética de cada célula ante cada combinación.
• Construyen un mapa que vincula señales químicas con destinos celulares posibles.
• Lo prueban en embriones de ratón para anticipar la formación de corazón, intestinos, músculos y médula espinal.
• Lo aplican al cultivo de tejido pulmonar en laboratorio, con impacto potencial en asma y fibrosis pulmonar.

Lo que viene, a mi entender, es lo más interesante. Si IRIS puede descifrar las instrucciones que recibe una célula, también podría ayudar a entender qué sale mal cuando esas instrucciones fallan, por ejemplo en cáncer o en malformaciones congénitas. La técnica ya demostró que funciona en ratón y en células humanas aisladas. La pregunta es cuándo podrá usarse de forma masiva en investigaciones con pacientes reales.