La inteligencia artificial ha logrado un avance revolucionario en la lucha contra las superbacterias al diseñar desde cero dos nuevos antibióticos capaces de eliminar la gonorrea resistente a medicamentos y el MRSA, según revelan investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT).
Diseño átomo por átomo contra las superbacterias
Los medicamentos fueron creados átomo por átomo mediante IA y demostraron efectividad para eliminar estas peligrosas superbacterias tanto en pruebas de laboratorio como en animales. Los dos compuestos aún requieren años de refinamiento y ensayos clínicos antes de poder ser recetados a pacientes.
El equipo del MIT afirma que la IA podría iniciar una «segunda era dorada» en el descubrimiento de antibióticos, en un momento crítico donde las infecciones resistentes a tratamientos causan más de un millón de muertes anuales.
El problema de la resistencia antibiótica
Los antibióticos eliminan bacterias, pero el uso excesivo de estos medicamentos ha ayudado a que las bacterias evolucionen para evadir sus efectos. Durante décadas ha existido una escasez de nuevos antibióticos, mientras que las superbacterias continúan adaptándose.
Previamente, los investigadores habían usado IA para examinar miles de químicos conocidos con el objetivo de identificar potenciales nuevos antibióticos. Sin embargo, el equipo del MIT ha dado un paso más allá utilizando IA generativa para diseñar antibióticos específicamente contra la infección de transmisión sexual gonorrea y contra el MRSA (Staphylococcus aureus resistente a meticilina).
Metodología revolucionaria
Su estudio, publicado en la revista Cell, interrogó 36 millones de compuestos, incluyendo aquellos que no existen o aún no han sido descubiertos.
Los científicos entrenaron la IA proporcionándole la estructura química de compuestos conocidos junto con datos sobre si estos ralentizan el crecimiento de diferentes especies de bacterias. La IA entonces aprendió cómo las bacterias son afectadas por diferentes estructuras moleculares, construidas con átomos como carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno.
Se probaron dos enfoques para diseñar nuevos antibióticos:
- Primer método: Identificó un punto de partida prometedor buscando en una biblioteca de millones de fragmentos químicos de 8 a 19 átomos de tamaño
- Segundo método: Dio total libertad a la IA desde el inicio
El proceso de diseño también filtró cualquier cosa demasiado similar a antibióticos actuales, aseguró que estuvieran inventando medicinas en lugar de jabón, y eliminó cualquier compuesto predicho como tóxico para humanos.
Resultados prometedores
Una vez manufacturados, los diseños principales fueron probados en bacterias en laboratorio y en ratones infectados, resultando en dos nuevos medicamentos potenciales.
«Estamos emocionados porque mostramos que la IA generativa puede usarse para diseñar antibióticos completamente nuevos», explica el profesor James Collins del MIT. «La IA puede permitirnos crear moléculas de manera económica y rápida, expandiendo así nuestro arsenal y dándonos ventaja en la batalla de ingenio contra los genes de las superbacterias».
Desafíos por superar
Sin embargo, los medicamentos no están listos para ensayos clínicos y requerirán refinamiento, estimado en uno o dos años de trabajo adicional, antes de que pueda comenzar el largo proceso de pruebas en humanos.
El Dr. Andrew Edwards, de la Fleming Initiative e Imperial College London, calificó el trabajo como «muy significativo» con «enorme potencial» porque «demuestra un enfoque novedoso para identificar nuevos antibióticos».
Pero advirtió: «Aunque la IA promete mejorar dramáticamente el descubrimiento y desarrollo de medicamentos, aún necesitamos hacer el trabajo duro cuando se trata de probar seguridad y eficacia».
Limitaciones técnicas y económicas
Existen varios desafíos pendientes:
- Dificultad de manufactura: De los 80 mejores tratamientos para gonorrea diseñados teóricamente, solo dos fueron sintetizados exitosamente
- Necesidad de mejores modelos: Los investigadores requieren IA que prediga mejor la efectividad en el cuerpo humano, no solo en laboratorio
- Problema económico: ¿Cómo hacer rentables medicamentos que idealmente se usarían lo menos posible para preservar su efectividad?
Perspectivas futuras
El profesor Chris Dowson de la Universidad de Warwick describió el estudio como «genial» y mostró que la IA representa «un paso significativo adelante como herramienta para el descubrimiento de antibióticos para mitigar la emergencia de resistencia».
Este avance marca un hito importante en la batalla contra las superbacterias, aunque el camino hacia medicamentos disponibles para pacientes aún requiere años de investigación y desarrollo adicional.
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