Investigadores de Google DeepMind, la rama de inteligencia artificial (IA) de la empresa tecnológica Google, presentaron este martes 19 de septiembre una herramienta que predice si las mutaciones genéticas pueden causar daños, un avance que podría ayudar al estudio de enfermedades raras.
Descubrir las causas fundamentales de la enfermedad es uno de los mayores desafíos en la genética humana. Con millones de posibles mutaciones y datos experimentales limitados, en gran medida sigue siendo un misterio cuáles podrían dar lugar a la enfermedad. Este conocimiento es crucial para un diagnóstico más rápido y el desarrollo de tratamientos que salvan vidas.
CATÁLOGO DE MUTACIONES GENÉTICAS A TRÁVES DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL
“Estamos publicando un catálogo de mutaciones ‘missense’, donde los investigadores pueden aprender más sobre el efecto que pueden tener. Las variantes de missense son mutaciones genéticas que pueden afectar la función de las proteínas humanas. En algunos casos, pueden conducir a enfermedades como la fibrosis quística, la anemia de células falciformes o el cáncer”, explican los expertos.
El catálogo se desarrolló utilizando AlphaMissense, “nuestro nuevo modelo de inteligencia artificial que clasifica las variantes de missense. En un artículo publicado en Science, mostramos que clasificó el 89 por ciento de los 71 millones de posibles variantes de missense como probablemente patógenas o probablemente benignas. Por el contrario, solo el 0.1 por ciento ha sido confirmado por expertos en humanos”.
Las herramientas de inteligencia artificial que pueden predecir con precisión el efecto de las variantes tienen el poder de acelerar la investigación en todos los campos, desde la biología molecular hasta la genética clínica y estadística.
Los experimentos para descubrir mutaciones que causan enfermedades son costosos y laboriosos: cada proteína es única y cada experimento tiene que diseñarse por separado, lo que puede llevar meses.
Mediante el uso de predicciones de inteligencia artificial, los investigadores pueden obtener una vista previa de los resultados de miles de proteínas a la vez, lo que puede ayudar a priorizar los recursos y acelerar estudios más complejos.
¿QUÉ ES UNA VARIANTE DE MISSENSE?
Una variante de missense es una sustitución de una sola letra en el ADN que da como resultado un aminoácido diferente dentro de una proteína. “Si piensas en el ADN como un idioma, cambiar una letra puede cambiar una palabra y alterar el significado de una oración por completo. En este caso, una sustitución cambia qué aminoácido se traduce, lo que puede afectar la función de una proteína”.
La persona promedio lleva más de 9,000 variantes de missense. La mayoría son benignos y tienen poco o ningún efecto, pero otros son patógenos y pueden alterar gravemente la función de la proteína.
Las variantes de Missense se pueden utilizar en el diagnóstico de enfermedades genéticas raras, donde unas pocas o incluso una sola variante de Missense pueden causar directamente enfermedades. También son importantes para el estudio de enfermedades complejas, como la diabetes tipo 2, que puede ser causada por una combinación de muchos tipos diferentes de cambios genéticos.
La clasificación de las variantes de missense es un paso importante para comprender cuál de estos cambios de proteínas podría dar lugar a la enfermedad.
De los más de 4 millones de variantes de missense que ya se han visto en humanos, solo el 2 por ciento han sido anotadas como patógenas o benignas por los expertos, aproximadamente el 0.1 % de las 71 millones de posibles variantes de missense. El resto se consideran “variantes de importancia desconocida” debido a la falta de datos experimentales o clínicos sobre su impacto.
LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL DETECTA MUTACIONES GENÉTICAS QUE PROVOCAN LAS ENFERMEDADES
“Con AlphaMissense ahora tenemos la imagen más clara hasta la fecha al clasificar el 89 por ciento de las variantes utilizando un umbral que produjo un 90 por ciento de precisión en una base de datos de variantes de enfermedades conocidas”, explicaron los expertos.
“AlphaMissense se basa en nuestro modelo innovador AlphaFold, que predijo estructuras para casi todas las proteínas conocidas por la ciencia a partir de sus secuencias de aminoácidos. Nuestro modelo adaptado puede predecir la patogenicidad de las variantes de missense que alteran los aminoácidos individuales de las proteínas”.
La herramienta AlphaMissense, según Google, logra predicciones de última generación a través de una amplia gama de puntos de referencia genéticos y experimentales, todo sin entrenar explícitamente en dichos datos.
“Nuestra herramienta superó a otros métodos computacionales cuando se utilizó para clasificar las variantes de ClinVar, un archivo público de datos sobre la relación entre las variantes humanas y la enfermedad. Nuestro modelo también fue el método más preciso para predecir los resultados del laboratorio, lo que muestra que es consistente con las diferentes formas de medir la patogenicidad”, indicaron. N
