Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA)
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Inteligencia artificial ha ayudado a descubrir una nueva clase de antibióticos que pueden tratar infecciones causadas por bacterias resistentes a los medicamentos. Esto podría ayudar en la batalla contra Resistencia antibióticaque era responsable de matar a más de 1,2 millones de personas en 2019 – una cifra que se espera que aumente en las próximas décadas.
Las pruebas en ratones demostraron que los nuevos compuestos antibióticos resultaron ser tratamientos prometedores tanto para los pacientes resistentes a la meticilina como para los Estafilococo aureus (MRSA) y resistentes a la vancomicina enterococo – una bacteria que ha desarrollado resistencia al fármaco que normalmente se usa para tratar las infecciones por MRSA.
“Nuestro [AI] Los modelos nos dicen no sólo qué compuestos tienen actividad antibiótica selectiva, sino también por qué, en términos de su estructura química”, dice Félix Wong en el Broad Institute del MIT y Harvard en Massachusetts.
Wong y sus colegas se propusieron demostrar que Descubrimiento de fármacos guiado por IA podría ir más allá de identificar objetivos específicos a los que se pueden unir las moléculas de fármacos y, en cambio, predecir el efecto biológico de clases enteras de compuestos similares a los fármacos.
Primero, probaron los efectos de más de 39.000 compuestos en Estafilococo aureus y tres tipos de células humanas del hígado, el músculo esquelético y los pulmones. Los resultados se convirtieron en datos de entrenamiento para que los modelos de IA aprendan sobre los patrones en los átomos y enlaces químicos de cada compuesto. Eso permitió a las IA predecir tanto la actividad antibacteriana de dichos compuestos como su potencial toxicidad para las células humanas.
Luego, los modelos de IA entrenados analizaron 12 millones de compuestos mediante simulaciones por computadora para encontrar 3646 compuestos con propiedades ideales similares a las de los fármacos. Cálculos adicionales identificaron las subestructuras químicas que podrían explicar las propiedades de cada compuesto.
Al comparar dichas subestructuras en diferentes compuestos, los investigadores identificaron nuevas clases de antibióticos potenciales y finalmente encontraron dos compuestos no tóxicos capaces de matar tanto al MRSA como a los resistentes a la vancomicina. enterococos.
Finalmente, los investigadores utilizaron experimentos con ratones para demostrar la eficacia de estos compuestos en el tratamiento de infecciones de la piel y los muslos causadas por MRSA.
Sólo se han descubierto unas pocas clases nuevas de antibióticos, como las oxazolidinonas y los lipopéptidos, que funcionan bien tanto contra el MRSA como contra los resistentes a la vancomicina. enterococos – y la resistencia contra tales compuestos ha ido aumentando, dice James Collins en el Broad Institute, coautor del estudio.
“Nuestro trabajo identifica una nueva clase de antibióticos, una de las pocas en 60 años, que complementa a estos otros antibióticos”, afirma.
Los investigadores han comenzado a utilizar este enfoque guiado por IA para diseñar antibióticos completamente nuevos y descubrir otras clases de medicamentos nuevos, como compuestos que matan selectivamente las células dañadas y envejecidas involucradas en afecciones como la osteoartritis y el cáncer.
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