La resistencia a los antibióticos es una de las principales amenazas que afronta la humanidad, según la Organización Mundial de la Salud (OMS). A medida que los microorganismos se vuelven más resistentes a los antibióticos actuales, la posibilidad de morir de una común infección o neumonía bacteriana podría convertirse en una realidad en unos pocos años. De hecho, las enfermedades farmacorresistentes podrían causar más de 10 millones de muertes anuales en 2050, más del doble que ahora. Ante tal amenaza, el biotecnólogo español César de la Fuente, investigador principal del laboratorio que lleva su nombre, también conocido como el grupo Machine Biology de la Universidad de Pensilvania, está utilizando la inteligencia artificial y el aprendizaje profundo para encontrar nuevas moléculas a las que los microorganismos aún no hayan aprendido a sobrevivir.
Hasta ahora, De la Fuente y su equipo han encontrado estas moléculas en nuestros antepasados neandertales y denisovanos, y más recientemente, en animales extintos como el mamut, como se publica en la revista Nature Biomedical Engineering. Este descubrimiento ha sido posible gracias a la combinación de tecnología y biología, que ha permitido a los investigadores explorar mundos hasta ahora ocultos o ya desaparecidos.
Para poder explorar cientos de proteomas a la vez, el equipo de De la Fuente tuvo que desarrollar un modelo de inteligencia artificial más poderoso que el utilizado anteriormente. Este modelo, llamado APEX (Antibiotic Peptide de-Extinction o Desextinción de Péptidos Antibióticos), combina lo último en inteligencia artificial y aprendizaje automático basado en redes neuronales.
Con APEX, el equipo ha podido explorar organismos a lo largo de la historia evolutiva, incluyendo los periodos del pleistoceno y el holoceno. Han investigado una amplia variedad de especies, desde pingüinos extinguidos hasta el mamut y el perezoso gigante que Charles Darwin descubrió en una de sus expediciones a la Patagonia.
De este extenso trabajo, se extrajo un total de 10.311.899 péptidos y se identificaron 37.176 secuencias con actividad antimicrobiana de amplio espectro. Casi un tercio de ellas (11.035) no se encuentran en organismos existentes. Según De la Fuente, como estas moléculas existieron hace miles de años, es probable que las bacterias patógenas contemporáneas no hayan desarrollado mecanismos de resistencia contra ellas.
Muchas de estas secuencias han demostrado eficacia antimicrobiana in vitro, y algunas han sido capaces de matar bacterias patógenas contemporáneas en modelos de ratón con una eficacia equiparable a la de los antibióticos disponibles hoy y con dosis menores.
El equipo también ha experimentado con la combinación de varias moléculas de una misma especie o de dos especies similares para potenciar su actividad antimicrobiana. Sin embargo, aún falta por observar si los microorganismos desarrollan resistencia a estos nuevos compuestos y en cuánto tiempo.
Los hallazgos del equipo de De la Fuente podrían ayudar a hacer frente a la resistencia a los antibióticos y, quizás, a otros problemas de salud. Al explorar el pasado y encontrar nuevas moléculas, los investigadores pueden aprender más sobre nuestro propio sistema inmune y, quizás, predecir cómo va a evolucionar.
El siguiente paso para el equipo es formalizar acuerdos con compañías farmacéuticas y superar el nivel preclínico en modelos de ratón para pasar a ensayos en humanos. También están considerando la posibilidad de crear una compañía surgida del laboratorio de César de la Fuente para culminar lo conseguido a nivel académico.
La resistencia antimicrobiana es un problema real y peligroso, según Luis Ostrosky, jefe de enfermedades infecciosas y epidemiología en UTHealth Houston. Ostrosky defiende todas las líneas de búsqueda, incluyendo la de De la Fuente, y resalta la necesidad de un cambio en la forma de pensar en la industria farmacéutica para poder seguir desarrollando nuevos antibióticos.
El descubrimiento del equipo de De la Fuente es un hito importante en la carrera contra la resistencia a los antibióticos y podría abrir la puerta a nuevas soluciones para combatir este problema global. Con suerte, este trabajo ayudará a evitar un futuro donde las infecciones comunes se conviertan en amenazas mortales.
