Un equipo de investigadores de la Universidad de La Frontera y de la Universidad Santo Tomás, liderado por el Dr. Jorge Beltrán, junto al Dr. Alejandro J. Yáñez, director de Investigación y Desarrollo de Greenvolution Spa. e investigador del Centro de Excelencia FONDAP-INCAR, ha desarrollado una herramienta bioinformática innovadora. En conversación con InfoSALMON, el Dr. Yáñez destacó el potencial significativo de esta herramienta para avanzar en la investigación de enfermedades virales en salmones, en particular en la identificación de oncoproteínas virales asociadas a la transformación celular y el manejo de enfermedades virales en salmónidos.
En los últimos años, las técnicas de aprendizaje automático y profundo han cobrado gran relevancia en bioinformática, sobre todo en el desarrollo de herramientas basadas en la información de secuencias de proteínas y péptidos. La presencia de virus que afectan la salud de animales y peces plantea retos significativos para la industria acuícola. Estos virus, especialmente aquellos que contienen proteínas que facilitan la transformación de células normales en células cancerígenas (oncoproteínas), pueden tener un impacto profundo en la producción y la salud animal. La identificación y el entendimiento del comportamiento de estas oncoproteínas es fundamental para diseñar medidas preventivas y terapéuticas eficaces.
En esta línea, los investigadores han empleado herramientas bioinformáticas que se utilizan con diversos fines. Existen, por ejemplo, herramientas para predecir péptidos antimicrobianos, toxinas, antígenos tumorales y péptidos específicos que interactúan con canales, entre otros. En el campo de la virología, se han desarrollado herramientas para la predicción de péptidos antivirales, antígenos virales y la localización celular de proteínas virales.
El equipo, compuesto por el Dr. Jorge Beltrán, Luis Jiménez de la Universidad de La Frontera, la Dra. Lisandra Herrera y el Dr. Alejandro Yáñez, propuso un enfoque innovador en su reciente estudio titulado “Prediction of viral oncoproteins through the combination of generative adversarial networks and machine learning techniques”. Esta investigación introduce el uso de redes generativas adversariales combinadas con modelos de aprendizaje supervisado para predecir oncoproteínas virales de manera rápida y precisa. Que este trabajo haya sido publicado en la prestigiosa revista Scientific Reports, parte del grupo editorial Nature Research, resalta su alta calidad y rigor científico, avalado por un exigente proceso de revisión por pares que asegura los más altos estándares de precisión y relevancia.
«Esta innovación representa un gran avance para la industria,» comentó el Dr. Yáñez. «Con esta nueva herramienta, podremos identificar rápidamente los virus del salmón que contienen oncoproteínas. Su detección abre la puerta al desarrollo de tratamientos y estrategias preventivas específicas, adaptadas para fortalecer la salud de los salmones y minimizar los impactos de las enfermedades virales”, destacó.
Este avance no solo tiene implicaciones para la acuicultura chilena, sino que también abre un campo de posibilidades en la comprensión y tratamiento de enfermedades virales en otros sectores de la salud animal, resaltó el Dr. Beltrán.
“VirOncoTarget” ofrece un avance significativo para la salmonicultura, especialmente en un entorno donde la bioseguridad y la sostenibilidad son desafíos constantes. Esta herramienta, desarrollada junto a nuestro equipo, tiene la capacidad de identificar oncoproteínas virales de forma rápida y precisa, lo que permite detectar tempranamente proteínas virales potencialmente dañinas. Esto facilita no solo la anticipación en el control de enfermedades virales, sino también el desarrollo de tratamientos específicos y vacunas dirigidas, elevando el estándar de manejo sanitario en los centros de cultivo.
El verdadero valor de VirOncoTarget, explicó el Dr. Yáñez de Greenvolution Spa, está en su precisión científica, que posibilita que los programas de inmunización se ajusten específicamente a cada brote viral. “Para la salmonicultura chilena, donde el sector ocupa el segundo lugar en exportaciones, esta tecnología impacta directamente en su competitividad. La herramienta permite monitorear y predecir en tiempo real la presencia de oncoproteínas, lo que habilita protocolos preventivos y de aislamiento más rápidos y efectivos que los métodos convencionales. Esto no solo protege a los salmones en etapas críticas de crecimiento y producción, sino que también fortalece la sostenibilidad del sector, al reducir las pérdidas económicas relacionadas con la mortalidad viral.”
A largo plazo, añadió el Dr. Yáñez, VirOncoTarget tiene el potencial de convertirse en un estándar de bioseguridad en la acuicultura, permitiendo a los centros de cultivo implementar prácticas preventivas fundamentadas en ciencia sólida. “Este enfoque integral sitúa a la industria para enfrentar los desafíos futuros con un modelo de producción más resiliente y eficiente,” concluyó.}
Nuevo Enfoque del Modelo Predictivo en VirOncoTarget
Los investigadores compartieron detalles sobre el innovador desarrollo de VirOncoTarget, destacando el uso de una variedad de modelos de aprendizaje automático, incluyendo Random Forest, Perceptrón Multicapa, Máquina de Aumento de Gradiente Ligera, Aumento de Gradiente Extremo y Máquina de Vectores de Soporte. “Entre estos modelos, el Random Forest mejorado con Generative Adversarial Networks (GAN-RF) mostró métricas de rendimiento sobresalientes que avalan su capacidad predictiva”, explicó el Dr. Beltrán.
Durante las pruebas de validación cruzada, el modelo GAN-RF alcanzó resultados excepcionales: una precisión de 0.976, puntuación F1 de 0.976, exactitud de 0.977, sensibilidad de 0.976 y un puntaje perfecto de 1.0 en el área bajo la curva (AUC). «En las pruebas independientes, los resultados se mantuvieron altos, alcanzando 0.982 en precisión, puntuación F1, exactitud y sensibilidad, con un AUC nuevamente de 1.0,» especificó el Dr. Yáñez, subrayando el alto estándar de calidad logrado con este modelo.
Ambos investigadores resaltaron que estos resultados se traducen en una herramienta altamente confiable. Una precisión de 0.982, por ejemplo, significa que el modelo identifica con exactitud las oncoproteínas en virus específicos, mientras que una sensibilidad de 0.982 implica que es capaz de detectar casi todos los casos donde estas proteínas realmente están presentes. «La puntuación F1 de 0.982 refleja el equilibrio entre precisión y sensibilidad, minimizando los falsos negativos y falsos positivos, mientras que un AUC de 1.0 demuestra que el modelo es óptimo en diferenciar entre proteínas oncovirales y no oncovirales,» añadió el Dr. Beltrán, enfatizando la robustez y eficacia de VirOncoTarget.
El Dr. Beltrán explicó que VirOncoTarget, basada en el modelo GAN-RF, facilita una predicción rápida y confiable de oncoproteínas virales, una capacidad particularmente valiosa en el contexto de la salmonicultura y otras áreas de salud animal. «La integración de datos sintéticos a través del modelo RF mejora significativamente tanto la confiabilidad como la velocidad de las predicciones, aspectos clave para una toma de decisiones rápida en investigación y en entornos clínicos,» señaló.
Además, esta herramienta se ha diseñado con una interfaz intuitiva, eliminando barreras técnicas y permitiendo su uso no solo por expertos en bioinformática, sino también por personal de hospitales, centros de investigación y usuarios de centros acuícolas. «Esta accesibilidad es fundamental para democratizar el uso de tecnología avanzada en bioinformática,» dijo el Dr. Beltrán, «ampliando el alcance de herramientas predictivas de alta calidad hacia entornos que generalmente no cuentan con recursos especializados”, afirmó.
Beneficios e impactos de la innovación en la salmonicultura
El Dr. Beltrán comentó que esta herramienta es accesible a través de una plataforma web, lo cual facilita su uso para investigadores y técnicos que necesitan una identificación ágil de proteínas virales asociadas a la transformación celular.
Según explicó el investigador, «los beneficios de VirOncoTarget son amplios y fundamentales para la industria. Esta herramienta permite identificar rápidamente las oncoproteínas virales, facilitando una respuesta anticipada que evita que estas proteínas se propaguen y afecten de manera grave a las poblaciones de salmones. Además, abre la posibilidad de desarrollar tratamientos antivirales específicos dirigidos a los mecanismos de transformación celular, minimizando así el impacto de estas infecciones”, afirmó.
El Dr. Beltrán también destacó que VirOncoTarget contribuirá al desarrollo de vacunas que preparen el sistema inmune del salmón para reconocer y atacar estas proteínas virales, aumentando su resistencia a infecciones graves y optimizando los programas de inmunización. En el ámbito de bioseguridad, la detección temprana de oncoproteínas permitirá una respuesta rápida y precisa en los centros de cultivo, aislando o tratando a los peces infectados antes de que se desate un brote.
Este enfoque, continúa el Dr. Beltrán, fomenta además prácticas más sostenibles y reduce la dependencia de tratamientos convencionales. Al mismo tiempo, optimiza el uso de recursos y disminuye las pérdidas económicas asociadas a infecciones virales, promoviendo una industria más rentable y resiliente.
Pasos a seguir tras el descubrimiento
«Tras este descubrimiento, los pasos a seguir y las líneas de investigación que planeamos desarrollar en esta área son diversos y prometedores para la salmonicultura. Este campo de los oncogenes y, en particular, la capacidad de identificar oncoproteínas virales, abre múltiples posibilidades en sanidad acuícola,» señaló el Dr. Yáñez. «Sin embargo, nuestros próximos pasos serán profundizar en el desarrollo de tratamientos y vacunas basados en las futuras oncoproteínas que identifiquemos. Dado el potencial de VirOncoTarget, exploraremos el uso de inmunoterapias para fortalecer la respuesta inmune natural del salmón contra estos virus específicos”, detalló.
Además, prosigue el Dr. Yáñez, «también planeamos ampliar la capacidad de la herramienta para monitorear y predecir en tiempo real la presencia de oncoproteínas. Esto representa un gran avance en términos de bioseguridad en los centros de cultivo, ya que permitiría implementar medidas preventivas adaptadas y eficaces, logrando una detección temprana que minimice el impacto de las infecciones en el cultivo.»
Este avance tecnológico tiene el potencial de transformar el panorama de la industria. «Con una herramienta como VirOncoTarget, podremos reducir las tasas de mortalidad, optimizar las condiciones sanitarias y avanzar hacia una producción de salmón que minimice los riesgos de enfermedades virales, manteniendo altos estándares de salud y rendimiento en los centros de cultivo,» aseguró el Dr. Yáñez y el Dr Beltrán. «Este tipo de innovación no solo contribuye a la sostenibilidad y competitividad del sector, sino que también impulsa a la industria chilena del salmón hacia un modelo de producción más seguro, eficiente y preparado para enfrentar los desafíos sanitarios del futuro”, concluyó el investigador.
Este tipo de tecnología se alinea perfectamente con los desafíos actuales y futuros de la industria, brindando a los salmonicultores herramientas para enfrentar con resiliencia y eficiencia las amenazas virales.
Para obtener más detalles sobre cómo VirOncoTarget puede fortalecer sus operaciones y contribuir a la sostenibilidad del sector, los invitamos a visitar el sitio web oficial en www.biochemintelli.com/VirOncoTarget.
