Las aplicaciones de la inteligencia artificial generativa (GenAI) en el cuidado de la salud son múltiples. Una de las más recientes fue el desarrollo de dos antibióticos diseñados con IA por investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT). Los compuestos —aún en etapa experimental— pueden combatir las bacterias Neisseria gonorrhoeae resistente a fármacos y Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM). En las primeras pruebas, ambos compuestos eliminaron cultivos en placas de laboratorio; además, fueron capaces de eliminar infecciones en ratones.
La investigación, A generative deep learning approach to de novo antibiotic design, se publicó en Cell. La dirigió el profesor James Collins, autor principal, junto con Aarti Krishnan, Melis Anahtar y Jacqueline Valeri, autoras principales.
El camino para obtener los nuevos antibióticos diseñados con IA comenzó con la modelación de 36 millones de posibles compuestos. Luego, la IA los analizó para determinar sus posibles propiedades antimicrobianas. Eso permitió evaluar compuestos teóricos completamente nuevos. Lo más alentador es que los principales candidatos tienen estructuras distintas a las de cualquier antibiótico existente; por ende, su manera de atacar a las bacterias es distinto a la de los medicamentos actuales, lo cual las vuelve vulnerables.
Potencial de los antibióticos diseñados con IA
Para desarrollar los nuevos antibióticos diseñados con IA, los investigadores ensamblaron una biblioteca de 45 millones de compuestos químicos conocidos. Para ello, eligieron todas las combinaciones posibles de 11 átomos de carbono, nitrógeno, oxígeno, flúor, cloro y azufre. Luego, pidieron a la IA que, con base en dichos compuestos, generase nuevas moléculas teóricas con actividad antimicrobiana.
Acto seguido, utilizando modelos de machine learning entrenados previamente para predecir las sustancias letales para la bacteria N. gonorrhoeae, hicieron que la IA determinase cuáles moléculas podrían ser útiles. Tras eliminar aquellas que serían tóxicas para los humanos o similares a los antibióticos actuales, obtuvieron alrededor de un millón de candidatas.
Sucesivos refinamientos en el análisis llevaron a un catálogo de 1,000 compuestos teóricos, de los cuáles los científicos seleccionaron 80 para su producción real. Sólo fue posible en el caso de dos compuestos. Uno de los cuáles fue muy eficaz para eliminar a la bacteria tanto en cultivos como en ratones infectados.
A continuación, le pidieron que diseñase otras moléculas a su aire, sin utilizar necesariamente los compuestos de la biblioteca. Esta vez, el blanco fue la bacteria S. aureus. Al cabo, de un universo inicial de 29 millones de moléculas teóricas, se logró sintetizar 22, de los cuales seis fueron particularmente potentes. De hecho, la principal candidata fue inclusive capaz de eliminar una infección cutánea en un ratón.
Aun cuando su prescripción para uso humano dista varios años, el estudio demostró que es posible producir nuevos antibióticos diseñados con IA. De acuerdo con los investigadores, esto podría representar el inicio de una nueva era gloriosa en descubrimiento de medicamentos antibacterianos.
