La inteligencia artificial (IA) ha permitido a un equipo internacional de científicos descubrir casi un millón de compuestos antibióticos potenciales en datos genéticos microbianos. Este avance representa uno de los mayores esfuerzos de descubrimiento de antibióticos hasta la fecha y ofrece una esperanza significativa para el futuro de la medicina.
El poder de la IA en el descubrimiento de antibióticos
El descubrimiento de nuevos antibióticos mediante métodos convencionales generalmente tarda entre 10 y 15 años. Este proceso incluye la identificación de compuestos, pruebas preclínicas y ensayos clínicos. Sin embargo, la IA ha demostrado ser una herramienta formidable para acelerar esta búsqueda. Los algoritmos de IA pueden analizar rápidamente enormes conjuntos de datos químicos, identificando candidatos potenciales en una fracción del tiempo requerido por los métodos tradicionales.
Investigadores de la universidad de tecnología de Queensland y la universidad de Pensilvania utilizaron el aprendizaje automático para analizar los genomas de decenas de miles de bacterias y otros microorganismos. Este análisis reveló un tesoro de 863,498 péptidos antimicrobianos candidatos, moléculas con el potencial de matar o inhibir microbios dañinos.
«Creemos que esta es la mayor exploración jamás descrita de datos biológicos como fuente de antibióticos. Es increíblemente emocionante porque abre un vasto nuevo recurso para antibióticos potenciales, expandiendo significativamente nuestro arsenal contra las bacterias resistentes,» comentó César de la Fuente-Núñez de la universidad de Pensilvania.
Una nueva era en la lucha contra las superbacterias
Más del 90% de estos péptidos eran previamente desconocidos. Para validar estos hallazgos, los investigadores sintetizaron 100 péptidos y los probaron contra 11 cepas bacterianas significativas en el laboratorio, incluyendo variedades resistentes a los antibióticos como E. coli y Staphylococcus aureus. Sorprendentemente, 63 de estos péptidos erradicaron el crecimiento de al menos un patógeno, algunos con eficacia a dosis muy bajas.
En modelos preclínicos, algunos péptidos redujeron las cargas bacterianas en ratones hasta en cuatro órdenes de magnitud, comparable a los efectos del antibiótico polimixina B. Estos hallazgos indican que estos nuevos péptidos podrían convertirse en herramientas vitales en nuestro arsenal antibiótico.
Desentrañando la materia oscura microbiana
La resistencia antimicrobiana (RAM) causa aproximadamente 1.27 millones de muertes anuales y se proyecta que, sin nuevos antibióticos, este número podría aumentar a 10 millones por año para 2050. La necesidad urgente de nuevos antibióticos ha llevado a los investigadores a explorar métodos innovadores como la IA para descubrir compuestos antimicrobianos efectivos.
La naturaleza siempre ha sido una fuente prolífica de antibióticos. Las bacterias han evolucionado numerosas defensas contra otros microbios, a menudo en forma de péptidos. El enfoque impulsado por IA de este estudio permitió a los investigadores explorar la «materia oscura microbiana» — información genética de una amplia gama de entornos, incluyendo intestinos humanos y animales, suelo, ambientes marinos, y más.
Moviendo el descubrimiento hacia adelante
Los próximos pasos implican pruebas rigurosas en varios modelos preclínicos para garantizar la seguridad y eficacia. Posteriormente, se llevarían a cabo ensayos clínicos en humanos en varias fases. Optimistamente, estos nuevos antibióticos podrían estar disponibles para uso humano en aproximadamente 5-7 años, dependiendo de los resultados de cada fase de pruebas.
El equipo de investigación ha hecho su repositorio, denominado AMPSphere, disponible públicamente. Esta base de datos de acceso abierto podría ser un cambio de juego, proporcionando una gran cantidad de posibles pistas para desarrolladores de antibióticos. La esperanza es que, al aprovechar estos datos, el ritmo del descubrimiento de antibióticos se acelere, acercándonos a soluciones efectivas contra las bacterias resistentes.
«Hemos hecho todos estos datos, información y código disponibles gratuitamente para cualquier persona, con la esperanza de avanzar en la ciencia y beneficiar a la humanidad,» concluyó de la Fuente-Núñez.
¿Están los científicos finalmente venciendo la resistencia antimicrobiana?
Los investigadores han utilizado IA para predecir 800,000 posibles agentes antibióticos, generando optimismo en la lucha contra la resistencia antimicrobiana. Las infecciones resistentes a los antimicrobianos matan a millones cada año y tienen el potencial de llevarnos de vuelta a la edad oscura de la medicina. Sin embargo, el empuje científico está logrando un progreso significativo en esta batalla crucial.
Este importante avance pone de manifiesto el potencial de la inteligencia artificial para acelerar el descubrimiento de antibióticos, brindando una renovada esperanza en la batalla contra las infecciones resistentes y representando un progreso en la protección de la salud mundial.
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