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“AlphaFold es la herramienta de inteligencia artificial más importante de todos los campos científicos y la que mejor funciona”, afirma Carlos Fernández-Tornero, investigador del CSIC, sin titubear. Pero durante la entrevista con National Geographic, cada vez que puede, aclara: “No hay que olvidar que sin las 200.000 estructuras que se hallaron durante 70 años de investigación y una ingente cantidad de dinero invertido por todos los Estados del mundo, esta inteligencia artificial no existiría”. Básicamente, esos fueron los datos para entrenar al modelo que ahora desarrolla una tarea a una velocidad que los científicos creían imposible.
Cuando Fernández-Tornero estudiaba Bioquímica en la Universidad de Granada soñaba con contribuir a desvelar la composición de las proteínas, pero su objetivo era tan difícil que acabó construyendo una reconocida trayectoria en la investigación experimental. Ahora ha logrado unir ambos mundos mediante la inteligencia artificial.
Su especialidad es la biología estructural, una rama que estudia las macromoléculas como proteínas, ácidos nucleicos, azúcares y lípidos. Pero la dificultad histórica que tienen en esta disciplina son los complejos y costosos procesos de determinación de la estructura. La estimación de Fernández-Tornero es que se han conocido 200.000 en 70 años.
Pero esto está empezando a cambiar radicalmente con AlphaFold, el programa de IA desarrollado por Google DeepMind (perteneciente a Alphabet), que predice las estructuras de proteínas. Uno de los proyectos de investigación que los está implementando es que lidera Fernández-Tornero como investigador del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC) en busca de identificar nuevos fármacos que puedan acabar con dos enfermedades mortales desatendidas.
“Obtener la estructura de una sola al principio costaba varios decenios y con la microscopía electrónica se redujo a uno o dos años, pero siempre fue un esfuerzo titánico. En 2020 surge AlphaFold en una competición (CASP) y demuestra que con un clic predice la estructura de una proteína en pocas horas. Ese fue el gran impacto y la revolución”, dice.
National Geographic: ¿Cuál fue tu reacción la primera vez que utilizaste IA?
Carlos Fernández-Tornero: «Al principio fuimos algo escépticos. Con la evolución del propio algoritmo nos hemos dado cuenta de que el potencial es tremendo y en pocos años está alcanzando un nivel de precisión muy elevado. La propia herramienta es tan potente que te da una predicción de fiabilidad por aminoácido y cada proteína está compuesta de cientos de aminoácidos.»
National Geographic: ¿En qué ha cambiado su proceso de investigación tradicional?
Carlos Fernández-Tornero: «Nos permite acelerar nuestras investigaciones, ya que están disponibles todas esas proteínas y predicciones de sus estructuras experimentales. No podemos dar por válido 100% lo que nos dice la IA y, por supuesto, seguimos utilizando la tecnología experimental, pero sí trabajar mucho más rápido. Nos cambia la manera en cómo nos hacemos preguntas.»
National Geographic: ¿Por qué se han especializado en estudiar enfermedades como el Chagas y la enfermedad del sueño?
Carlos Fernández-Tornero: «Nuestra principal fortaleza es comprender cómo funcionan las tripanosomiasis, es decir, enfermedades de los parásitos como la enfermedad de Chagas y la enfermedad del sueño. Nos ha interesado siempre estudiar enfermedades desatendidas de aquellas personas, cuyas vidas no son tan importantes para el primer mundo. Digamos que es un espíritu del equipo de trabajo. Las farmacias no se interesan porque no da dinero y los Estados no invierten. Ya hay muchísimos laboratorios de Europa, Estados Unidos, Japón, etcétera… Son enfermedades tropicales.»
Antes habíamos trabajado en el descubrimiento de nuevos antibióticos, pero dejamos por falta de financiación. Es algo que nos interesaba porque los antibióticos actuales cada vez funcionan peor con bacterias más resistentes y los necesitamos porque sino vamos a tener una pandemia peor que la COVID.
National Geographic: ¿Qué es la enfermedad del sueño?
Carlos Fernández-Tornero: «La enfermedad del sueño impacta en la África subsahariana y ha infectado a 200.000 personas en la última década. Se la llama así porque la transmite una mosca que tiene el parásito dentro y lo inocula a la persona al morder. Al principio son síntomas leves como cualquier infección, pero cuando pasa el tiempo sin ser detectada, llega al cerebro. Ahí el tratamiento no funciona bien y los síntomas son muy graves.»
National Geographic: ¿Y la enfermedad de Chagas?
Carlos Fernández-Tornero: «Es transmitido por otro parásito también de la familia del tripanosoma. Digamos que son primos hermanos. Es un escarabajito que igual te muerde y te y te deja el parásito sobre la piel, pero como pica, te rascas y tú mismo te metes el parásito en el torrente sanguíneo. Hay varios millones de personas afectadas en Latinoamérica, pero como no tiene síntomas tan severos es una enfermedad que pasa desapercibida, pero puede provocar daño cardiovascular o renal.»
National Geographic: ¿Cómo se realiza la investigación con IA?
Carlos Fernández-Tornero: «Nuestra estrategia es utilizar la inteligencia artificial para identificar cuáles son las proteínas más importantes para el desarrollo y multiplicación del parásito dentro del cuerpo humano. También con todas las herramientas experimentales que disponemos en nuestro laboratorio. Y, por último, lo que queremos es utilizar tanto las predicciones de Alpha Fold como nuestras estructuras experimentales para buscar moléculas químicas capaces de unirse a esas proteínas y modular su actividad. Es decir, inhibir aquella actividad del parásito que le permite reproducirse dentro del cuerpo humano. Si logramos bloquear la actividad de esa proteína, lograremos detener la enfermedad. Esa es nuestra hipótesis.»
National Geographic: ¿Cuándo se podrá implementar?
Carlos Fernández-Tornero: «Nosotros nos planteamos el proyecto a dos años. No de descubrir el fármaco, sino de haber encontrado cómo parar la enfermedad y tener los compuestos químicos que modulen su actividad.»
National Geographic: ¿En qué otros campos de investigación se están utilizando AlphaFold?
Carlos Fernández-Tornero: «A nosotros nos permite comprender mejor los mecanismos del funcionamiento de las proteínas, que son esenciales para comprender su función. Eso es un impacto a nivel de ciencia básica. También hay un impacto a nivel biomédico: por ejemplo, una proteína que se llama vitilogenina, cuya estructura tridimendional era muy difícil de conocer de los datos experimentales y está ayudando a conservar mejor a las abejas. O también ayuda a comprender el mecanismo de la aterosclerosis, una enfermedad que hace funcionar mal el corazón. Está influyendo en muchísimos campos.»