Un investigador español resucita moléculas gigantescas para crear nuevos antibióticos

La llegada de los antibióticos a principios del siglo XX supuso una auténtica revolución en la medicina. Pero este increíble logro médico está en jaque debido al aumento de la resistencia a los antibióticos, la amenaza de patógenos emergentes y el uso excesivo de antibióticos tradicionales. Según el Informe sobre las amenazas de la resistencia a los antibióticos (AR) publicado por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), cada año hay millones de infecciones resistentes a los antibióticos que provocan miles de muertes. La lista de patógenos prioritarios que publica desde 2017 la Organización Mundial de la Salud (OMS) incluye algunos resistentes a medicamentos como Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa y especies de enterobacteria. Todos ellos causan graves infecciones hospitalarias en todo el mundo, Por ello, los científicos llevan años buscando nuevos antibióticos ante esta ola de superpatógenos.

Un camino prometedor

Hace casi un siglo, el descubrimiento de antibióticos como la penicilina revolucionó la medicina al aprovechar la capacidad natural de los microbios para matar bacterias. Hoy necesitamos más ayuda. En esta línea de estudio, un biotecnólogo español, César de la Fuente, líder del Grupo de biología mecánica de la Universidad de Pennsylvania (EE.UU.) lleva a cabo investigaciones encaminadas a recuperar moléculas desconocidas para los microorganismoscomo las de animales extintos como el famoso mamut.

Ahora, y gracias al poder de la inteligencia artificial, el equipo de De la Fuente ha conseguido “resucitar” con IA moléculas de mamuts y otros animales y plantas que desaparecieron hace miles de años. Sus resultados se publican en la revista. Ingeniería Biomédica de la Naturaleza y exponen una técnica conocida como “desextinción molecular”en el que proteínas, ácidos nucleicos y otros compuestos que no están codificados en los organismos vivos actuales se recuperan para fabricar antibióticos nuevos y más potentes.

Ápice de IA

Gracias a un algoritmo de IA llamado APÉNDICE (Antibiotic Peptide Deextinction), pudieron buscar antibióticos en un vasto conjunto de datos con genomas registrados de decenas de miles de bacterias y organismos primitivos como mamut lanudo, alce gigante y milodón, una especie de perezoso gigante. En concreto, el equipo utiliza el aprendizaje profundo para extraer los proteomas (un grupo de proteínas producidas por un organismo) de todos los organismos extintos disponibles para el descubrimiento de péptidos antibióticos.

Este esfuerzo sin precedentes extrajo más de diez millones de péptidos y predijo 37.176 secuencias con actividad antimicrobiana. De esta última cifra, 11.035 no se encontraron en organismos existentes. Y la naturaleza siempre ha sido un buen lugar para buscar nuevos medicamentos, especialmente antibióticos.

“La IA en el descubrimiento de antibióticos es ahora una realidad y ha acelerado significativamente nuestra capacidad para descubrir nuevos fármacos candidatos. Lo que antes tomaba años ahora se puede lograr en horas usando computadoras”, afirmó César de la Fuente.

Seleccionaron 69 péptidos -que son una réplica biológica exacta de las que existieron en estos animales en el pasado- para sintetizar y probar su efectividad contra bacterias patógenas. La mayoría de estos péptidos mataron a las bacterias al despolarizar su membrana citoplasmática. Los que mejor funcionaron fueron los compuestos de la antigua vaca marina, el mamut lanudo, el perezoso gigante o el alce gigante.

Teniendo en cuenta que el desarrollo de nuevos antibióticos mediante métodos tradicionales cuesta miles de millones de euros y puede llevar mucho tiempo, utilizar la inteligencia artificial es una decisión más que acertada, ya que no sólo es más barato sino también acelera el descubrimiento de nuevos antibióticos mediante el descubrimiento de cientos de miles de candidatos preclínicos en apenas unas horas.

Las moléculas descubiertas han sido nombradas: neandertalina, mamutina, milodonina y megalocerina. El primero de ellos procede de los neandertales, el mamut lanudo mamutina; La milodonina de mylodon y la megalocerina provienen del megaloceros, un alce gigante cuyas astas medían hasta 3,5 metros de punta a punta y que se extinguieron hace unos 5.000 años.

Problema de resistencia a los antibióticos

La resistencia a los antibióticos es un fenómeno natural que ocurre a través del proceso de evolución. Cuando las bacterias se exponen a los antibióticos, la mayoría acaba muriendo pero las más resistentes, pocas pero algunas, consiguen sobrevivir. Estos supervivientes pueden luego multiplicarse y transmitir sus genes de resistencia a la siguiente generación y, con el tiempo, pueden conducir al desarrollo de cepas bacterianas resistentes a múltiples antibióticos.

Múltiples factores contribuyen a la resistencia a los antimicrobianos, como el uso indebido de antibióticos y la falta de acceso a agua potable e instalaciones sanitarias y de higiene. Y la resistencia a los antimicrobianos causa actualmente 700.000 muertes al año y se espera que se cobre diez millones de vidas en 2050, según el Grupo de Biología Automática (MBG) de la Universidad de Pensilvania.

Referencias: