Modelo de IA decodifica comunicação entre células e orienta medicina regenerativa

Cientistas criaram um modelo de inteligência artificial, batizado de IRIS, que decodifica a linguagem química usada pelas células para se comunicarem durante o desenvolvimento do corpo. Publicado na revista Nature Methods neste mês, o estudo revela que cada via de sinalização celular deixa uma "impressão digital" genética única, permitindo que a IA identifique instruções biológicas complexas sem a necessidade de mapeamentos manuais exaustivos.

A pesquisa foi conduzida por Pulin Li, membra do Whitehead Institute e professora assistente de biologia no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, em parceria com o pesquisador Nicholas Hutchins. O sistema reconstrói o histórico de mensagens químicas que direcionam células-tronco a formarem tecidos e órgãos específicos no organismo.

Como funciona o sistema de inteligência artificial IRIS?

O IRIS opera como uma rede neural projetada para identificar padrões na atividade genética global das células. O modelo estima quais vias de sinalização química estavam ativas em momentos específicos do desenvolvimento embrionário, associando perfis genéticos a instruções biológicas recebidas pelas células.

Os pesquisadores treinaram a plataforma a partir de dados experimentais sobre o comportamento celular diante de estímulos moleculares simultâneos em diferentes etapas de maturação.

O modelo foi treinado com medições de milhares de células-tronco embrionárias humanas expostas a combinações de seis vias de sinalização principais, segundo dados do Whitehead Institute.

Quais são as aplicações práticas na medicina regenerativa?

A ferramenta permite recriar em laboratório os sinais necessários para direcionar células-tronco na formação de tecidos específicos e organoides tridimensionais. A tecnologia possibilita acelerar testes de medicamentos e estudos sobre a origem de enfermidades como asma, câncer de pulmão e fibrose pulmonar.

Em testes com embriões de camundongos durante a fase de gastrulação, o IRIS previu a ativação de vias de sinalização celular ligadas ao desenvolvimento de tecidos do coração, intestino, músculos e medula espinhal.

A equipe também validou experimentalmente as projeções do sistema para a diferenciação de células pulmonares, confirmando a capacidade da inteligência artificial de guiar a criação de modelos celulares precisos.