Una nueva y prometedora arma contra la resistencia a antibióticos: la inteligencia artificial

El equipo de investigadores utilizó inteligencia artificial para analizar datos genómicos de muestras tomadas de entornos tan diversos como la saliva humana, los intestinos de cerdo, el suelo, las plantas y los arrecifes de coral.

Utilizando el aprendizaje automático, los investigadores identificaron casi un millón de péptidos prometedores, algunos de los cuales podrían hacer frente con eficacia a infecciones bacterianas, a veces incluso mortales.

La resistencia a los antibióticos es uno de los mayores problemas sanitarios de nuestro tiempo. Muchas bacterias se vuelven insensibles a los antibióticos, lo que hace que estos fármacos sean ineficaces. Y esto se está cobrando vidas. “Se trata de una de las principales amenazas para la salud pública, que provoca la muerte de 1,27 millones de personas cada año”, afirma el investigador Luis Coelho. Si no se toman medidas, se prevé que la resistencia a los antibióticos podría provocar hasta 10 millones de muertes al año en 2050. Y para evitarlo, los investigadores recurren ahora a la ayuda de… la IA.

Nuevos antibióticos

La resistencia a los antibióticos se está convirtiendo en un grave problema y, si no se hace nada, se cobrará innumerables víctimas en el futuro. Sin embargo, a pesar de la urgente necesidad de nuevos antibióticos, se descubren pocas cepas nuevas, con solo tres nuevas clases en los últimos 50 años. Los investigadores buscan nuevos antibióticos en la naturaleza. Las bacterias, presentes en todo el planeta, han desarrollado una amplia gama de mecanismos de defensa antibacteriana, a menudo en forma de proteínas cortas, conocidas como péptidos, que pueden alterar las membranas de las células bacterianas y otras estructuras importantes. La creciente amenaza de la resistencia a los antibióticos pone ahora de relieve la urgente necesidad de encontrar nuevos compuestos antimicrobianos.

Sin embargo, encontrar nuevos antibióticos no es tan fácil. La mayor parte se descubrió entre mediados de los años cuarenta y principios de los setenta. Durante este periodo, se descubrieron muchos antibióticos naturales (a menudo sustancias antibacterianas presentes en el suelo) que podían transformarse en fármacos con relativa facilidad. En parte porque el desarrollo se hizo más difícil, la industria farmacéutica empezó a centrarse más en combatir otras enfermedades como el cáncer. En resumen, todos los antibióticos “fáciles de encontrar” se descubrieron en las décadas de 1950 y 1960. Hoy, sin embargo, es mucho más difícil encontrar y desarrollar nuevos antibióticos. “Necesitamos urgentemente nuevos métodos para descubrir antibióticos”, afirma Coelho.

Inteligencia artificial 

Y ahora Coelho y su equipo lo han conseguido. De hecho, los investigadores han encontrado una nueva y prometedora arma en la lucha contra la resistencia a los antibióticos: la inteligencia artificial. En un nuevo estudio publicado en Cell, los científicos explican cómo utilizaron el aprendizaje automático para detectar antibióticos en un enorme conjunto de datos genómicos de decenas de miles de bacterias y otros organismos simples. En concreto, el equipo utilizó la IA para buscar en múltiples bases de datos públicas que contenían datos genómicos microbianos. Analizaron 87 920 genomas de microbios específicos y 63 410 colecciones de genomas microbianos, también llamados “metagenomas”, procedentes de muestras tomadas de distintos entornos.

Un millón de antimicrobianos

El gran reto de la IA está en los descubrimientos. Los investigadores, con la ayuda del aprendizaje automático, han descubierto un millón de péptidos antimicrobianos potentes (pequeñas moléculas que los microbios infecciosos pueden evitar o destruir). Estos péptidos han proporcionado a algunos pacientes resultados muy similares en las primeras pruebas realizadas con bacterias altamente patógenas. “En la primera prueba, 63 de los 100 candidatos contenían una de las bacterias más potentes y, en algunos casos, incluso más”, afirma el doctor César de la Fuente. “En algunos casos, estas moléculas fueron eficaces contra las bacterias en dosis muy pequeñas. En modelos preclínicos, muchas de estas moléculas han mostrado resultados muy prometedores cuando se detienen las infecciones”. El tratamiento con estos péptidos ha dado resultados muy prometedores, como la polimixina B, un antibiótico comercial que se utiliza para tratar enfermedades como la meningitis, la neumonía, la sepsis y las infecciones de orina.

Los compuestos identificados se encontraban en microbios de diversos hábitats. Pensemos en la saliva humana, los intestinos de cerdo, el suelo y las plantas, los arrecifes de coral y otros organismos terrestres y marinos. Esto pone de relieve el enfoque global de los investigadores a la hora de explorar datos biológicos en todo el mundo.

Ya es una realidad

Los investigadores se muestran entusiasmados. “La integración de la IA en el descubrimiento de antibióticos ya no es música del futuro; ya se ha hecho realidad y ha acelerado enormemente nuestra capacidad para encontrar nuevos fármacos potenciales”, subraya De la Fuente. “Lo que antes llevaba años, ahora se puede lograr en cuestión de horas utilizando ordenadores”.

Con este estudio, los investigadores comprueban la eficacia de la IA en la investigación de nuevos medicamentos para combatir las infecciones bacterianas. Es por ello que nuestro estudio muestra el comienzo de una nueva tendencia importante en el desarrollo de mejores antibióticos.

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