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Investigadores del Centro RIKEN para la Investigación de la Dinámica de los Biosistemas, en Japón, han desarrollado un sistema robótico impulsado por la IA que puede realizar experimentos de laboratorio en medicina regenerativa, aprender de los resultados y llevar a cabo rondas iterativas de experimentación para alcanzar un determinado objetivo.
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En una prueba de principio, los investigadores encomendaron al robot la tarea de optimizar las condiciones de cultivo celular para crear un número máximo de células del epitelio pigmentario de la retina (EPR). El robot mejoró el porcentaje de células madre de un cultivo que se diferenciaban en células del EPR del 50% al 90% aproximadamente en seis meses de experimentación, y los investigadores estiman que los humanos habrían tardado aproximadamente 2,5 años en conseguir lo mismo. La tecnología podría indicar la dirección que probablemente tomará la investigación en los laboratorios médicos en los próximos años, donde los robots completan el arduo trabajo experimental.
La investigación médica es un gran reto y puede ser increíblemente tediosa. Los sistemas biológicos, como los cultivos celulares, suelen ser imprevisibles y sensibles a los pequeños cambios en su entorno. Una pequeña desviación puede alterar por completo el resultado de un experimento, lo que a menudo provoca frustración y confusión entre el personal del laboratorio.
Tomemos como ejemplo la medicina regenerativa, en la que los investigadores intentan dirigir los cultivos de células madre para que se diferencien en tipos celulares específicos que puedan utilizarse para sustituir tejidos enfermos del cuerpo. Determinar las condiciones óptimas de cultivo para lograr una diferenciación eficaz es un campo minado de diferentes variables que pueden afectar al resultado final.
Para hacer frente a estas frustraciones y acelerar el proceso, algunos investigadores están recurriendo al poder de la robótica y la IA. Esta última tecnología es un robot humanoide con IA llamado Maholo que puede realizar sus propios experimentos de cultivo celular y aprender de los resultados. "Elegimos como modelo la diferenciación de células del EPR a partir de células madre, pero en principio, la combinación de un robot de precisión con los algoritmos de optimización permitirá realizar experimentos autónomos de ensayo y error en muchas áreas de las ciencias de la vida", afirma Genki Kanda, uno de los desarrolladores del nuevo robot.
El objetivo principal de los experimentos era aumentar el porcentaje de células madre que se diferenciaban en células del EPR. Los investigadores introdujeron en el sistema sus protocolos actuales de mejores prácticas, que dieron como resultado una eficiencia de diferenciación del 50%. Los algoritmos de IA trabajaron para optimizarlo y ajustaron diferentes parámetros a lo largo de varias rondas de experimentación. En poco más de seis meses, el robot había mejorado la eficacia de la diferenciación hasta el 90%, y los investigadores estiman que esto les habría llevado 2,5 años sin el robot.
"El uso de robots y de la IA para realizar experimentos será de gran interés para el público", afirma Kanda. "Sin embargo, es un error verlos como sustitutos. Nuestra visión es que la gente haga lo que se le da bien, que es ser creativo. Podemos utilizar los robots y la IA para las partes de prueba y error de los experimentos que requieren una precisión repetible y ocupan mucho tiempo, pero no requieren pensar."
Estudio en la revista eLife: Búsqueda robótica del cultivo celular óptimo en medicina regenerativa
