“Creamos antibióticos con microbios del cuerpo humano e inteligencia artificial”

 “Creamos antibióticos con microbios del cuerpo humano e inteligencia artificial”

“La herramienta informática permite acelerar investigaciones de años a pocas horas”

“Combatimos bacterias resistentes a los antibióticos, que mutan y se adaptan rápido”

El coruñés César de la Fuente Núñez es catedrático de Biotecnología en la Universidad de Pensilvania, en la que lidera el Machine Biology Group, un equipo de investigación que combina técnicas tanto de la biología como de la informática. Acaba de publicar, este lunes, en la prestigiosa revista científica Cell, que cumple este año medio siglo de vida, un artículo sobre cómo emplear microbios presentes en el cuerpo humano para sintetizar nuevas medicinas contra las bacterias resistentes a los antibióticos.

La investigación surge para combatir a las bacterias resistentes a los antibióticos. ¿Por qué se originan estos microorganismos, y por qué es difícil combatirlos con los métodos tradicionales para desarrollar medicamentos?

Las bacterias desarrollan resistencia a los antibióticos principalmente debido al uso excesivo e inadecuado de estos medicamentos, lo que les permite adaptarse y mutar para sobrevivir. Combatir esta resistencia con métodos convencionales es complicado porque las bacterias tienen la capacidad de evolucionar rápidamente, superando los mecanismos de acción de los antibióticos tradicionales, lo que hace que los tratamientos existentes pierdan eficacia. Es importante recordar que las bacterias tienen un superpoder: pueden replicarse en cuestión de minutos, lo que les permite mutar y desarrollar resistencia rápidamente. Siempre tendremos que estar un paso por delante en esta batalla continua contra su rápida evolución.

Emplean microbios que están presentes en el propio cuerpo humano, pero no nocivos. ¿Qué papel juegan dentro de nosotros y por qué tienen claves para combatir a las bacterias?

Los microbios presentes en el cuerpo humano, como los que componen el microbioma, son microorganismos que coexisten con nosotros de manera beneficiosa. Estos microbios producen moléculas que pueden inhibir o destruir bacterias patógenas, ofreciendo así nuevas vías para desarrollar antibióticos.

¿Por ejemplo?

Un ejemplo de esto es la prevoletina-2, un nuevo antibiótico descrito por primera vez en este estudio que hemos descubierto en el microbio intestinal Prevotella copri. Este hallazgo demuestra que los microbios humanos pueden actuar como fábricas de nuevas moléculas con un potencial significativo para combatir infecciones y beneficiar a la sociedad.

¿Y cómo se puede sintetizar antibióticos a partir de ellos?

En este estudio, hemos utilizado computadoras e inteligencia artificial (IA) para descubrir cientos de nuevos antibióticos. Los compuestos que hemos identificado son diferentes a cualquier otro descrito en la ciencia hasta la fecha. Posteriormente, hemos sintetizado docenas de estos compuestos utilizando métodos químicos y los hemos probado para verificar su actividad antimicrobiana tanto en cultivos in vitro como en modelos de ratón con relevancia preclínica. Hemos denominado a estos nuevos compuestos como SEPs.

¿Qué es lo que aporta este sistema en relación a las investigaciones previas?

Aunque se ha explorado antes el uso de productos naturales para desarrollar medicamentos, lo novedoso de nuestra investigación radica en el uso de tecnologías avanzadas, como la IA, para acelerar el descubrimiento y la síntesis de nuevos antibióticos de manera mucho más eficiente que los métodos tradicionales.

Cell es una publicación muy prestigiosa dentro de la bioquímica y de la biología molecular. ¿Qué supone la publicación de este artículo para el grupo?

La publicación de este artículo refuerza nuestra idea de que la IA es una herramienta poderosa para descubrir nuevos antibióticos a partir de la biología. Este trabajo proporciona evidencia convincente de que los microbiomas pueden ser una fuente rica de antibióticos y otros agentes farmacológicos. Con la ayuda de la IA, hemos acelerado drásticamente nuestra capacidad para descubrir nuevos antibióticos, reduciendo un proceso que solía tomar años a solo unas horas. En un día típico en el laboratorio, puedo comenzar con un café por la mañana, y para la hora de comer, ya tenemos una lista de nuevas moléculas listas para explorar. Es como un patio de recreo científico.

¿Qué enfermedades puede ayudar a combatir la investigación de su grupo?

Este enfoque tiene el potencial de aplicarse a una amplia gama de enfermedades infecciosas causadas por bacterias resistentes a los antibióticos actuales. Las ventajas de esta línea de investigación incluyen la posibilidad de descubrir nuevos antibióticos en tiempo récord usando tecnologías computacionales avanzadas, lo que podría revolucionar la eficacia y rapidez con la que respondemos a la amenaza de la resistencia antimicrobiana.

¿Cómo es el equipo que ha trabajado en el proyecto?

El proyecto contó con la participación de un equipo multidisciplinario de científicos que trabajaron durante varios años, en colaboración con el laboratorio de la profesora Ami Bhatt de Stanford.

¿Cuáles son los pasos a partir de ahora? 

 Los próximos pasos incluyen desarrollar estos nuevos antibióticos (los SEPs) en tratamientos que puedan beneficiar a la humanidad. Sabemos que los microbios, en su constante competencia por los recursos, producen moléculas antibióticas como una forma de guerra química. Nuestra hipótesis es que estos antibióticos podrían ser producidos por microbios que residen en comunidades complejas, los microbiomas. También queremos entender cómo se generan estas moléculas, ya que podrían ser claves para que las bacterias se defiendan y sobrevivan en entornos altamente competitivos, como el intestino humano. Los SEPs proporcionan una herramienta química crucial para proteger su nicho y asegurar su supervivencia en ambientes hostiles.

 

https://www.farodevigo.es/sociedad/2024/08/19/fuente-nunez-antibioticos-microbios-cuerpo-humano-107146910.html