Cómo funciona el diseño de vacunas con inteligencia artificial
Una vacuna necesita que el sistema inmune aprenda a reconocer y atacar a un patógeno específico. Para eso, la vacuna debe presentar al sistema inmune una pieza del patógeno, llamada antígeno, que sea suficientemente característica para ser reconocida pero no suficientemente peligrosa para causar enfermedad.
Elegir el antígeno correcto ha sido históricamente un proceso de prueba y error laborioso. Los modelos de inteligencia artificial para el diseño de vacunas aprenden a predecir qué fragmentos de la proteína de un patógeno van a generar la respuesta inmune más fuerte y duradera, antes de que se sintetice físicamente ninguna molécula.
El diseño de vacunas con IA no elimina la fase experimental. Pero reduce drásticamente el espacio de candidatos que hay que probar, lo que acorta el tiempo y el coste del proceso.
Moderna y la plataforma de ARN mensajero que usa IA desde el primer día
Moderna no es solo la empresa que fabricó una vacuna contra el COVID. Es, ante todo, una empresa de inteligencia artificial aplicada al diseño de vacunas y terapias con ARN mensajero.
Su plataforma interna, que la empresa describe como un “sistema operativo” para el ARN, usa modelos de aprendizaje automático para diseñar las secuencias de ARN mensajero que producirán la proteína antígeno más eficaz en las células del paciente. Para la vacuna de la COVID, ese proceso tardó dos días desde que el genoma del virus fue publicado hasta tener una secuencia candidata lista para pruebas.
El diseño de vacunas con IA permite a Moderna trabajar en paralelo en decenas de candidatos distintos para enfermedades diferentes simultáneamente, algo que habría sido imposible con los métodos tradicionales.
Puedes explorar la tecnología y los proyectos actuales directamente en la sección de ciencia de la web de Moderna, que detalla cómo la inteligencia artificial está integrada en todo el proceso.
Las vacunas personalizadas contra el cáncer: el proyecto más ambicioso
BioNTech, la empresa alemana que desarrolló la vacuna contra el COVID junto a Pfizer, ha aplicado su plataforma de diseño de vacunas con IA a un objetivo mucho más ambicioso: vacunas personalizadas contra el cáncer.
El concepto es el siguiente. Los tumores presentan mutaciones genéticas únicas en cada paciente. Si el sistema inmune pudiera aprender a reconocer esas mutaciones específicas, podría atacar al tumor como si fuera un patógeno extraño. BioNTech usa modelos de inteligencia artificial para analizar el genoma del tumor de un paciente concreto, identificar las mutaciones más características y diseñar una vacuna de ARN mensajero personalizada en cuestión de semanas.
Los ensayos clínicos de fase 2 de esta aproximación en cáncer de páncreas, publicados en Nature en 2023, mostraron que la mitad de los pacientes tratados no presentaron recurrencia de la enfermedad durante el periodo de seguimiento, frente a tasas mucho peores en el grupo de control.
Para más contexto sobre cómo la inteligencia artificial está transformando el tratamiento del cáncer, en ExplicaIA tienes un artículo sobre detección de cáncer con IA donde desarrollamos esta revolución médica en profundidad.
El diseño de vacunas contra enfermedades para las que no hay nada todavía
La malaria mata más de 600.000 personas al año, la mayoría niños menores de cinco años en África subsahariana. La tuberculosis sigue siendo la enfermedad infecciosa más letal del mundo. El VIH lleva más de cuarenta años resistiendo todos los intentos de desarrollar una vacuna eficaz.
Los modelos de diseño de vacunas con IA están siendo aplicados a todos estos problemas. El Wellcome Trust y la Coalition for Epidemic Preparedness Innovations han financiado proyectos específicos de inteligencia artificial para acelerar el desarrollo de vacunas contra enfermedades olvidadas, precisamente porque el mercado privado no genera incentivos suficientes para invertir en estas poblaciones.
Los límites que la IA todavía no puede superar
El diseño de vacunas con inteligencia artificial acelera el proceso de descubrimiento de candidatos de forma espectacular. Pero no puede sustituir las fases de ensayo clínico que determinan si una vacuna es segura y eficaz en seres humanos reales.
Esas fases requieren años, miles de voluntarios y protocolos de regulación que ningún algoritmo puede eludir. La IA no va a producir una vacuna contra el cáncer mañana por la mañana. Lo que sí está haciendo es asegurarse de que cuando esa vacuna llegue a los ensayos, tenga la mayor probabilidad posible de funcionar.
En ExplicaIA seguimos de cerca este campo, porque el diseño de vacunas con IA es la aplicación de la inteligencia artificial con más potencial para cambiar el equilibrio de fuerzas entre los humanos y las enfermedades infecciosas en los próximos veinte años.