La resistencia a los antibióticos es un problema de salud pública y Moléculas ‘resucitadas’ Gracias a las tecnologías de vanguardia, se ha convertido en una vía prometedora. Ahora, un nuevo estudio muestra que el aprendizaje profundo se puede utilizar para extraer proteínas de todos los organismos extintos, incluidos los mamuts.
Los resultados se publican este martes en la revista Ingeniería Biomédica de la Naturaleza, en un artículo dirigido por español César de la Fuente, de la Universidad de Pensilvania, en Estados Unidos.
“La resistencia a los antimicrobianos es una de las mayores amenazas de nuestro tiempo y se necesitan con urgencia nuevos antibióticos. Hoy informamos sobre el descubrimiento impulsado por inteligencia artificial (IA) de decenas de miles de -potenciales- antibióticos en organismos extintos”, resume De la Fuente en su relato X.
Desextinción molecular
El desextinción molecular tiene como objetivo resucitar moléculas para solucionar la resistencia a los antibióticos y otros problemas biológicos y biomédicos actuales.
Gracias al aprendizaje automático, el laboratorio de De la Fuente ha descubierto las primeras moléculas terapéuticas en organismos extintos, iniciando -según informa el grupo en su web- el campo de la desextinción molecular.
La idea de revivir especies como el mamut lanudo ha generado preocupaciones éticas entre la comunidad científica.
Foto:iStock
“Creemos que resucitar moléculas del pasado puede ayudar a resolver problemas actuales, como Resistencia antibiótica. “De hecho, la biología de la resurrección es un campo emergente que tiene como objetivo devolver la vida a cadenas de moléculas y organismos más complejos con el objetivo final de beneficiar a la humanidad”.
En el nuevo artículo el equipo del Universidad de Pennsylvania muestra que el aprendizaje profundo se puede utilizar para extraer los proteomas (un grupo de proteínas producidas por un organismo) de todos los organismos extintos disponibles para el descubrimiento de péptidos antibióticos.
Para ello, según explica el científico, y acelerar el descubrimiento, desarrollaron un nuevo modelo de IA llamado APEX, gracias al cual se han descubierto ‘con éxito’ numerosos compuestos antibióticos en criaturas del pasado, como el Mamut lanudo.
Este modelo es la culminación de varios años de trabajo, basado en décadas de investigaciones previas sobre métodos de secuenciación de material genético antiguo. Y su laboratorio había explorado previamente los proteomas de nuestros parientes más cercanos, los neandertales y los denisovanos.
“Identificamos moléculas de antibióticos en humanos modernos y antiguos, incluidos los neandertales. Esto nos llevó a plantear la hipótesis de que moléculas similares podrían conservarse a lo largo de la evolución”, afirma.
Mujer de Neandertal.
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Para explorar esta hipótesis, los investigadores tuvieron que partir de extracción de varios proteomas cientos a la vez, y para ello tuvieron que desarrollar un método más potente.
Así nació APEX, “nuestro nuevo modelo de inteligencia artificial diseñado para analizar todos los organismos extintos conocidos por la ciencia: el ‘extinto’”, detallado en un hilo en X César de la Fuente.
Los investigadores se capacitaron conjuntos de modelos de aprendizaje profundidad para la predicción de la actividad antimicrobiana y la utilizó para extraer 10.311.899 péptidos. Los modelos predijeron 37.176 secuencias con actividad antimicrobiana de amplio espectro, 11.035 de las cuales no se encontraron en organismos existentes.
Experimentos en ratones
Los ratones han sido parte del progreso científico.
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El equipo sintetizó 69 péptidos (aminoácidos de cadena corta) y confirmó experimentalmente su actividad contra patógenos bacterianos. La mayoría de los péptidos Mataron las bacterias “despolarizando” su membrana citoplasmática, Al contrario de lo que ocurre con los péptidos antimicrobianos conocidos, que tienden a atacar la membrana externa, escriben los autores en su artículo.
En particular, los compuestos principales (incluido mamutusina-2 del mamut lanudo; elefasina-2 del elefante de colmillos rectos; hidrodamina-1 de la antigua vaca marina; milodonina-2 del perezoso gigante; y megalocerina-1 del extinto alce gigante) mostró actividad antiinfecciosa en ratones con abscesos cutáneos o infecciones del muslo.
“Muchos de estos compuestos fueron eficaces tanto ‘in vitro’ como en dos modelos preclínicos de ratón, con una actividad comparable a la del antibiótico polimixina B”, afirma el investigador, que la semana pasada publicó en la revista Cell, junto con científicos del Universidad Tecnológica de Queensland (Australia), una investigación que identificó, con la ayuda de la IA, casi un millones de fuentes potenciales de antibióticos En naturaleza.
La extinción molecular ayudada por el aprendizaje profundo puede acelerar el descubrimiento de moléculas terapéuticas, concluyen los autores en su artículo. Ingeniería Biomédica de la Naturaleza.
“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!“dice en la red social.
EFE
