Antibióticos descubiertos por IA capaces de matar las bacterias más resistentes

Antibióticos descubiertos por IA capaces de matar las bacterias más resistentes
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La resistencia antimicrobiana representa un desafío significativo para la salud pública global, ya que limita la eficacia de los tratamientos para diversas enfermedades infecciosas y aumenta la probabilidad de complicaciones y mortalidad. El uso inapropiado de los antibióticos puede generar resistencia en las bacterias patógenas que habitan en el organismo, lo que dificulta el tratamiento de futuras infecciones. 

La resistencia a los antibióticos es una problemática de alta prioridad para la Organización Mundial de la Salud (OMS). En la Asamblea Mundial de la Salud celebrada en mayo de 2015, se aprobó un plan de acción mundial para abordar la resistencia a los antimicrobianos, incluyendo a los antibióticos. Dicho plan tiene como objetivo principal garantizar la prevención y tratamiento de enfermedades infecciosas mediante el uso de medicamentos seguros y eficaces.

El “Plan de acción mundial sobre la resistencia a los antimicrobianos” establece 5 objetivos estratégicos para hacer frente a esta problemática:

  • Mejorar el conocimiento y la comprensión de la resistencia a los antimicrobianos.
  • Fortalecer la vigilancia y la investigación.
  • Reducir la incidencia de infecciones.
  • Optimizar el uso de medicamentos antimicrobianos.
  • Garantizar una inversión sostenible en la lucha contra la resistencia a los antimicrobianos.

La implementación de este plan de acción mundial es crucial para reducir la propagación de la resistencia y garantizar el tratamiento efectivo de las enfermedades infecciosas, lo que a su vez puede mejorar la calidad de vida de la población y reducir la mortalidad asociada a estas enfermedades.

Se estima que más de un millón de personas mueren cada año debido a infecciones provocadas por agentes que resisten el tratamiento con antibióticos. En este sentido, los investigadores han centrado su atención en una de las especies de bacterias más problemáticas. La Acinetobacter baumannii, puede infectar heridas y causar neumonía. Esta superbacteria es una de las tres identificadas por la Organización Mundial de la Salud como una amenaza “crítica”, capaz de ignorar múltiples antibióticos y causar problemas en hospitales y residencias de ancianos, donde puede sobrevivir en superficies y equipos médicos.

El doctor Jonathan Stokes, investigador de la Universidad McMaster en Canadá, describe a esta superbacteria como el “enemigo público número uno”. Es común encontrar casos en los que es resistente a casi todos los antibióticos. Los investigadores han utilizado la inteligencia artificial (IA) para encontrar uno nuevo.

En primer lugar, entrenaron a la IA con miles de medicamentos de los que se conocía la estructura química precisa y los probaron manualmente en la Acinetobacter baumannii para identificar cuál podría ralentizarla o matarla. Usaron esta inteligencia para descubrir uno con potencial terapéutico contra una cepa mortal de superbacteria. La IA permitió reducir una lista de compuestos químicos a 6.680 compuestos candidatos, que fueron sometidos a pruebas de laboratorio para su evaluación, le pidieron a la IA que analizara su eficacia y que seleccionará los más prometedores para inhibir el crecimiento de la super bacteria Acinetobacter baumannii.

El resultado fue un potente antibiótico experimental llamado abaucina, los experimentos de laboratorio mostraron que este compuesto puede tratar heridas infectadas en ratones y matar muestras de la Acinetobacter baumannii en pacientes. Fue nombrada así debido a su similitud estructural con otro antibiótico conocido como halicin, también descubierto con el mismo método en 2020.

No tiene efecto sobre otras especies de bacterias. Los investigadores creen que la precisión de este compuesto dificultará la aparición de resistencia a los medicamentos y podría provocar menos efectos secundarios en comparación con otros antibióticos que matan las bacterias indiscriminadamente. El siguiente paso es perfeccionar el fármaco en el laboratorio y luego realizar ensayos clínicos. Sin embargo, se espera que los primeros antibióticos descubiertos con la ayuda de la IA no puedan ser recetados hasta 2030. Estos hallazgos representan un gran avance en la lucha contra el creciente problema de la resistencia a los antibióticos.

Antecesora

Otro grupo de científicos descubrió en 2020 un poderoso antibiótico capaz de matar a algunas de las bacterias resistentes más peligrosas del mundo utilizando también inteligencia artificial, para encontrar el antibiótico, se utilizó un poderoso algoritmo que analizó más de cien millones de compuestos químicos en cuestión de días.

El compuesto descubierto fue capaz de matar 35 tipos de bacterias potencialmente mortales, lo que lo convierte en un descubrimiento significativo en el campo de la salud. Este método es una nueva estrategia prometedora para abordar este problema de salud pública.

Regina Barzilay, investigadora principal del proyecto del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), señaló que el descubrimiento de la halicina usando un algoritmo inspirado en la arquitectura del cerebro humano es absolutamente pionero en términos de descubrimiento de antibióticos. Los científicos entrenaron el algoritmo para analizar la estructura de 2.500 drogas y otros compuestos para encontrar aquellos que tuvieran las mejores características antibacterianas para matar a la bacteria E. coli. Posteriormente, seleccionaron 100 candidatos para probarlos físicamente y descubrieron la halicina.

James Collins, bioingeniero del equipo del MIT, afirmó que este es uno de los antibióticos más poderosos que se ha descubierto hasta la fecha. Además, se buscó desarrollar una plataforma que permitiera aprovechar el poder de la inteligencia artificial para marcar el comienzo de una nueva era de descubrimiento de antibióticos.

Peter Bannister, presidente del panel de atención médica de la Institución de Ingeniería y Tecnología, explicó que el método utilizado ya estaba bien establecido en la investigación médica. Agregó que el mismo enfoque ha ganado popularidad en el desarrollo de nuevas terapias, como productos farmacéuticos, y en el caso de esta investigación, en antibióticos en los que el reconocimiento de patrones puede ayudar a clasificarlos entre una gran cantidad de moléculas. Además, es fundamental fomentar el uso responsable de los antibióticos para evitar la aparición de resistencia y garantizar su efectividad en el tratamiento de infecciones bacterianas.

Otros descubrimientos de antibióticos y medicamentos con IA

Los investigadores destacan que el uso de máquinas para acelerar el descubrimiento de fármacos puede ayudar a reducir el costo de generar nuevos antibióticos en el futuro. Además, señalan que los estudios van más allá de la simulación teórica y presentan resultados preclínicos, que son esenciales junto con los ensayos clínicos posteriores para demostrar claramente la eficacia y seguridad de estos nuevos medicamentos “descubiertos por la inteligencia artificial”.

La reciente publicación de un estudio sobre el descubrimiento de una molécula utilizando inteligencia artificial ha sido seguida de cerca por la comunidad científica. Esta molécula se ha convertido en la primera de su tipo en ser utilizada en ensayos clínicos en humanos para tratar pacientes con trastorno obsesivo-compulsivo (TOC). El uso de la tecnología de inteligencia artificial en el campo de la atención médica está en constante evolución, y se están haciendo grandes avances en su aplicación en el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades.

Un equipo internacional de investigadores de Google Health y el Imperial College de Londres ha diseñado y entrenado un modelo de computación utilizando IA para interpretar mamografías en el diagnóstico de cáncer de mama. El algoritmo superó a 6 radiólogos en la interpretación de estas, lo que sugiere que la IA es más precisa que los médicos en este tipo de diagnósticos. 

Estos avances en la aplicación de la inteligencia artificial en el sector salud pueden tener un impacto significativo en la mejora de la precisión del diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades, lo que a su vez puede mejorar la calidad de vida de los pacientes.

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