Las bacterias están desarrollando resistencia a los antibióticos mucho más rápido de lo que se pueden desarrollar nuevos medicamentos, lo que nos puede llevar a un futuro peligroso en el que las infecciones tienen más probabilidades de ser mortales. Ahora, un modelo de inteligencia artificial ha identificado un nuevo y poderoso antibiótico llamado halicina, que eliminó las infecciones de la mayoría de las superbacterias en las pruebas con ratones.
Desde que se inventaron los antibióticos a principios del siglo XX, hemos estado atrapados en una carrera armamentística con las bacterias. Los antibióticos funcionan por un tiempo, pero eventualmente desarrollan resistencia a los que se usan ampliamente. Los científicos desarrollan nuevos, así que las bacterias continúan evolucionando, y así sucesivamente. El problema es que estamos empezando a perder la batalla, ya que las bacterias nos superan y hay menos medicamentos nuevos en camino.
El descubrimiento de drogas es una tarea ardua, que requiere grandes cantidades de datos para ser procesados – y ese es justo el tipo de trabajo en el que la Inteligencia Artificial sobresale. Para este estudio, los investigadores del MIT y de Harvard comenzaron por entrenar un modelo de aprendizaje automático en alrededor de 2.500 moléculas, incluyendo drogas existentes aprobadas por la FDA y otros productos naturales.
Una vez que el sistema tuvo una buena comprensión de los efectos biológicos que tienen estas moléculas, el equipo se dedicó a una biblioteca de unos 6.000 compuestos de drogas para buscar aquellos que tuvieran una fuerte actividad antibacteriana. Y encontró uno.
“Queríamos desarrollar una plataforma que nos permitiera aprovechar el poder de la inteligencia artificial para iniciar una nueva era de descubrimiento de drogas antibióticas”, dice James Collins, autor principal del estudio. “Nuestro enfoque reveló esta asombrosa molécula que es posiblemente uno de los antibióticos más poderosos que se han descubierto”.
La molécula en cuestión ha sido nombrada halicina, en honor al sistema de IA HAL de 2001: Una Odisea del Espacio. Sin duda es una punta del sombrero al método usado para descubrir la nueva droga, pero no podemos evitar sentir que suena extrañamente ominoso.
Previamente estudiada como una potencial droga para la diabetes, la halicina tiene ahora una nueva vida como un fuerte agente antibiótico. En las pruebas de laboratorio, la molécula mató a casi todas las especies de bacterias contra las que se probó, incluyendo Clostridium difficile, Acinetobacter baumannii y Mycobacterium tuberculosis, todas ellas resistentes a otros antibióticos. La única bacteria que la halicina no pudo eliminar fue la Pseudomonas aeruginosa, un resistente huesped que a menudo infecta las vías urinarias o respiratorias.
A continuación, el equipo probó la halicina en ratones infectados con una cepa de A. baumannii que es resistente a todos los tipos de antibióticos conocidos. Aplicando una pomada que contenía halicina, las infecciones fueron completamente eliminadas en menos de 24 horas.
En otras pruebas, el equipo encontró evidencia de que la droga funciona interrumpiendo la capacidad de las bacterias de mantener un gradiente electroquímico en sus membranas externas. Esto afecta a la forma en que almacenan energía, matándolas rápidamente. Este mecanismo único debería dificultar que las bacterias desarrollen resistencia a la halicina, como se demostró en otro experimento, en el que se descubrió que el E. coli no desarrolla ninguna resistencia a ella después de 30 días de tratamiento.
“Cuando se trata de una molécula que probablemente se asocia con componentes de la membrana, una célula no puede necesariamente adquirir una sola mutación o un par de mutaciones para cambiar la química de la membrana externa”, dice Jonathan Stokes, primer autor del estudio. “Mutaciones como esa tienden a ser mucho más complejas de adquirir evolutivamente.”
El equipo dice que el foco de la próxima fase de trabajo será desarrollar la halicina para su eventual uso humano. El sistema de Inteligencia Artificial también identificó otros 23 candidatos a antibióticos – ocho de los cuales mostraron actividad antibacteriana en las pruebas de laboratorio, y dos de los cuales eran especialmente fuertes. Estos serán probados más adelante también.