Descubrieron un potente antibiótico con el uso de inteligencia artificial

Investigadores de Harvard y el MIT hallaron una nueva molécula capaz de eliminar bacterias resistentes a los antibióticos tradicionales.

La resistencia antimicrobiana es una de las principales amenazas a la salud. En la actualidad, infecciones que se volvieron resistentes a los antibióticos provocan unas 700.000 muertes al año en todo el mundo, cifra que, de no actuar en forma urgente, podría escalar hasta los 10 millones en 2050. Así lo advierte la Organización Mundial de la Salud (OMS), que entre esas acciones urgentes incluye la necesidad de una mayor inversión en investigación y desarrollo para el desarrollo de tecnologías que permitan desarrollar fármacos innovadores. 

En ese camino se inscribe el hallazgo realizado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, quienes descubrieron gracias a un algoritmo de inteligencia artificial (IA) una nueva molécula antibiótica capaz de eliminar bacterias resistentes a los medicamentos tradicionales.

Los antibióticos empleados actualmente datan de hace mucho tiempo, y el proceso tradicional para descubrir nuevos productos es largo y demanda mucha inversión. Desde el descubrimiento de la penicilina en 1928, el desarrollo de antibióticos experimentó un período de auge entre los '40 y '70. La actividad se fue desacelerando en las últimas décadas. En paralelo, el abuso y el mal uso de los fármacos propició el escenario actual en el que drogas que fueron eficaces durante décadas dejaron de serlo porque los microorganismos encontraron la forma de “burlarse” de ellas, anulando o moderando su acción.

"Nos enfrentamos a una crisis creciente en torno a la resistencia a los antibióticos, y esta situación está siendo generada por un número cada vez mayor de agentes patógenos que se vuelven resistentes a los antibióticos existentes, y un pipeline anémico (flujo de productos que se encuentran en fase de desarrollo) en las industrias biotecnológica y farmacéutica de nuevos antibióticos", dice Collins.

El mecanismo de la inteligencia artificial (IA) permite buscar, por medio de modelos informáticos, las moléculas químicas idóneas para atacar a determinadas bacterias.

"Queríamos desarrollar una plataforma que permitiera explotar el potencial de la inteligencia artificial para abrir una nueva era de medicamentos antibióticos", explica James Collins, profesor de ingeniería médica en el MIT y coautor de este descubrimiento publicado en la revista Cell.

Para tratar de encontrar compuestos completamente novedosos, Collins se asoció con Regina Barzilay, profesora de electrónica eléctrica y ciencias de la computación de Delta Electronics en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT); el profesor Tommi Jaakkola y sus estudiantes Kevin Yang, Kyle Swanson y Wengong Jin, quienes previamente habían desarrollado modelos informáticos de aprendizaje automático que pueden ser entrenados para analizar las estructuras moleculares de compuestos y correlacionarlos con rasgos particulares, como la capacidad de matar bacterias.

La IA permite ampliar el campo de los productos candidatos a convertirse en medicamentos a moléculas insospechadas por los investigadores. La idea no es nueva (tiene décadas), pero hasta ahora los métodos empleados no eran lo suficientemente finos como para hallar moléculas eficaces.

Los investigadores probaron su modelo a partir de la bacteria Escherichia coli, y luego buscaron entre unos 6.000 compuestos químicos cuáles tenían las características buscadas. El algoritmo encontró un compuesto que presentaba una estructura diferente de la de los antibióticos existentes y determinó que sería eficaz contra numerosas bacterias.

"Nuestro enfoque reveló esta molécula increíble que es sin duda el antibiótico más poderoso que se haya descubierto nunca", señaló Collins.

La molécula, bautizada "halicina", en homenaje a la computadora HAL de la película "2001, Odisea del espacio" (Stanley Kubrick), fue probada en laboratorio contra decenas de cepas bacterianas tomadas en pacientes y cultivadas in vitro.

La halicina logró matar a numerosas bacterias resistentes a los antibióticos existentes, como la Clostridium difficile, la Acinetobacter baumannii y la Mycobacterium tuberculosis. Sólo la bacteria Pseudomonas aeruginosa le resitió. En 2017, se presentó en el país un antibiótico contra esa bacteria que, en general, es causante de infecciones intrahospitalarias como neumonía, infecciones urinarias e intraabdominales.

La nueva molécula desarrollada en Estados Unidos fue probada en ratones infectados por la Acinetobacter baumannii, bacteria que contaminó a numerosos soldados estadounidenses en Irak y en Afganistán y resiste a todos los antibióticos conocidos. Los ratones se curaron en 24 horas.

Los investigadores planean realizar más estudios sobre la halicina, trabajando con una compañía farmacéutica u organización sin fines de lucro, con la esperanza de desarrollarla para su uso en humanos, afirma un artículo publicado por el MIT.

Además, planean usar su modelo para diseñar nuevos antibióticos y optimizar las moléculas existentes. Por ejemplo, podrían entrenarlo para agregar características que harían que un antibiótico en particular atacara solo ciertas bacterias, evitando que mate otras que son beneficiosas para el organismo de un paciente.

La resistencia a los antibióticos es un tema de fuerte preocupación entre las autoridades sanitarias a nivel global. La OMS viene advirtiendo que "el mundo se está quedando sin antibióticos", situación que amenaza con devolvernos a un pasado en el que una infección común o una simple intervención quirúrgica podían poner en riesgo la vida.

Fuente: Clarín