¡Aplaudan! ¡No dejen de aplaudir! Algoritmo de IA predice que 24 moléculas ya conocidas tienen propiedades antibióticas hasta ahora desconocidas
Resistencia antibiótica. Quienes trabajamos en clínicas y hospitales sabemos lo complejo que es este tema y las pocas opciones con las que nos estamos quedando para tratar a las bacterias resistentes. Además, hace 30 años que no se descubre un nuevo tipo de antibiótico y las muertes causadas por estas bacterias resistentes están creciendo y se prevé que alcanzarán los 10 millones anuales para 2050.
Un grupo de investigadores realizaron un nuevo enfoque al uso de IA para predecir acciones de moléculas.
Link al estudio
https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.01.021
Utilizaron la biblioteca de drogas aprobadas de la FDA (que se puede conseguir aquí) y después le sumaron otras 800 moléculas más llegando a 2.560 moléculas.
Utilizando los datos que trae la biblioteca de drogas, hicieron una predicción para ver qué moléculas lograban evitar el crecimiento de Escherichia Coli BW25113 (una bacteria conocida con la que hicieron el experimento). Y aquí es donde hicieron algo novedoso, clasificaron a las 2.560 moléculas como “evita crecimiento de E. Coli” si/no, y con esa clasificación entrenaron una red neuronal para que prediga qué parte de qué molécula es la que es más responsable de matar a la E. Coli. El modelo tenía una buena predicción con un AUC de 0,896
Esta es la parte de entrenamiento del modelo. Lograron tener un modelo que podía predecir, basándose en la estructura de las moléculas, si lograban evitar el crecimiento de E. Coli con un AUC de 0,896
Con el modelo entrenado, utilizaron la base de datos ZINC15 que tiene más de 107 millones de estructuras de moléculas para buscar moléculas ya conocidas y que estuvieran en la base de datos, para descubrir cuáles podían tener la capacidad de evitar el crecimiento de E. Coli y así dieron con 24 moléculas que el modelo predice pueden evitar el crecimiento de E. Coli, siendo la primera el halicin, una molécula que se había utilizado en estudios de diabetes.
Una vez descubierto que el halicin puede matar a la E. Coli, evaluaron su toxicidad, su mecanismo de acción y a qué otras bacterias podía combatir con experimentos en placas. El halicin es un potentísimo antibiótico que, a través de un nuevo mecanismo, logra desequilibrar el medio interno de las bacterias, ha logrado matar a bacterias resistentes que hasta ahora, se hacía muy difícil tratar (Mycobacterium tuberculosis, enterobacterias resistentes a cabapenems, Clostridium difficile y el Acinetobacter baumannii multi-resistente).
Este es un nuevo uso de tecnología conocida y disponible, y lo más probable es que este mecanismo sea replicado para encontrar otros medicamentos para tratar enfermedades con moléculas conocidas pero que no sabemos que tienen un efecto beneficioso.