En un avance significativo, científicos de la Universidad de Pensilvania han utilizado inteligencia artificial (IA) para resucitar moléculas de criaturas extintas, incluyendo mamuts, con el objetivo de crear nuevos antibióticos. Este innovador estudio, liderado por el investigador español César de la Fuente, ha sido publicado recientemente en la revista Nature Biomedical Engineering.
La resistencia a los antibióticos es un problema crítico de salud pública que amenaza con revertir los avances médicos logrados en el último siglo. Frente a este desafío, varios investigadores han explorado soluciones innovadoras, y la «resurrección» de moléculas mediante tecnologías avanzadas se ha convertido en una vía prometedora. El nuevo estudio demuestra que el aprendizaje profundo puede extraer proteínas de organismos extintos, proporcionando un enfoque novedoso para el desarrollo de antibióticos.
Desextinción molecular: una nueva frontera
La desextinción molecular es un campo emergente que busca resucitar moléculas de criaturas extintas para abordar problemas biológicos y biomédicos actuales. César de la Fuente y su equipo han lanzado este nuevo campo con el descubrimiento de moléculas terapéuticas en organismos extintos, un avance significativo logrado gracias al aprendizaje automático.
Resucitar moléculas del pasado puede ayudar a resolver problemas actuales, como la resistencia a los antibióticos.
César de la Fuente
El modelo APEX: un hito en la biotecnología
En su estudio, el equipo de la Universidad de Pensilvania ha desarrollado un modelo de inteligencia artificial llamado APEX, diseñado para analizar todos los organismos extintos conocidos por la ciencia. Este modelo ha permitido descubrir numerosos compuestos antibióticos en criaturas del pasado, como el mamut lanudo. Este logro es el resultado de varios años de trabajo, basados en décadas de investigación previa sobre métodos de secuenciación de material genético antiguo.
Anteriormente, el laboratorio de De la Fuente había explorado los proteomas de neandertales y denisovanos, identificando moléculas antibióticas en humanos modernos y antiguos. Este trabajo previo llevó al equipo a plantear la hipótesis de que moléculas similares podrían haberse conservado a lo largo de la evolución y podrían ser extraídas de organismos extintos.
Descubrimiento de péptidos antimicrobianos
Para probar esta hipótesis, los investigadores desarrollaron y usaron la IA APEX, para analizar proteomas de organismos extintos. APEX permitió la extracción de 10.311.899 péptidos, prediciendo 37.176 secuencias con actividad antimicrobiana, de las cuales 11.035 no se encontraban en organismos existentes. El equipo sintetizó 69 de estos péptidos y confirmó su actividad contra patógenos bacterianos. La mayoría de estos péptidos mataron a las bacterias despolarizando su membrana citoplasmática, un mecanismo diferente al de los péptidos antimicrobianos conocidos, que tienden a dirigirse a la membrana externa.
Experimentos en ratones
Los compuestos principales descubiertos, incluyendo la mamutusina-2 del mamut lanudo y la elefasina-2 del elefante de colmillos rectos, mostraron actividad antiinfecciosa en ratones con abscesos cutáneos o infecciones del muslo. Muchos de estos compuestos resultaron eficaces tanto in vitro como en modelos preclínicos de ratón, con una actividad comparable a la del antibiótico polimixina B.
Hace tan solo unos días, el investigador publicó en la revista Cell un estudio junto a científicos de la Universidad Tecnológica de Queensland, identificando casi un millón de fuentes potenciales de antibióticos en la naturaleza con la ayuda de la IA.
Un futuro prometedor
La desextinción molecular asistida por el aprendizaje profundo tiene el potencial de acelerar significativamente el descubrimiento de nuevas moléculas terapéuticas. Los autores del estudio concluyen que las moléculas descubiertas por APEX son ahora candidatas a antibióticos preclínicos.
Nuestro trabajo con IA ha acelerado drásticamente el descubrimiento de antibióticos: ¡ahora se pueden hacer años de trabajo en horas!
César de la Fuente
La inteligencia artificial y la desextinción molecular representan una esperanza renovada en la lucha contra la resistencia a los antibióticos, ofreciendo un enfoque revolucionario para el descubrimiento de nuevos fármacos.
