Un investigador gallego resucita moléculas de mamuts para crear nuevos antibióticos
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Ha identificado miles de péptidos con potencial antimicrobiano en 200 especies desaparecidas hace miles de años utilizando inteligencia artificial. En pruebas preclínicas han demostrado una eficacia similar a un tratamiento que se utilizan actualmente en los hospitales
11 jun 2024 . Actualizado a las 13:26 h.¿Se tomaría un antibiótico procedente de la molécula de un mamut o de un perezoso gigante extinto hace 8.000 años? Puede que dentro de unos años, quizás no demasiados, ni siquiera se plantee esta pregunta porque igual es la única opción que tiene para salvar la vida ante la creciente resistencia de las superbacterias a los tratamientos convencionales, un auténtico problema de salud pública que ya causa 1,7 millones de muertes anuales en el mundo, cifra que podría elevarse a 10 millones en el 2050 si no aparecen nuevas alternativas.
Resucitar moléculas del pasado ayudados por la inteligencia artificial para hacer frente a la más que probable emergencia sanitaria del futuro es la opción que se ha planteado el Machine Biology Group de la Universidad de Pensilvania dirigido por el investigador gallego César de la Fuente Núñez. Una alternativa revolucionaria que ensayaron primero en una prueba de concepto con neandertales y denisovanos, nuestros primos hermanos, y para la que ahora han redoblado la apuesta en un nuevo campo abierto a la ciencia que han denominado desextinción molecular. Han explorado todos los organismos extintos conocidos por la ciencia (extintoma), desde el Pleistoceno al Holoceno, un trabajo que les ha permitido identificar 37.176 péptidos con potencial actividad antimicrobiana, de los que 11.035 no existen en ningún organismo vivo en la actualidad.
De ellos se han sintetizado cien moléculas que son una réplica biológica exacta de las que existían en estos animales en el pasado. Estos compuestos se probaron posteriormente in vitro para probar su eficacia y diez de ellas, las más prometedoras, en dos modelos preclínicos de ratón. Los resultados son más que satisfactorios y suponen una prueba real de que esta estrategia para desarrollar nuevos antibióticos es más que prometedora.
Los resultados se han publicado en la revista científica Nature Biomedical Engineering. En total se han rastreado con una herramienta de aprendizaje profundo los proteomas de 208 especies extintas cuya secuencia proteómica está disponible en los bancos públicos de investigación.
Las moléculas con mayor actividad antimicrobiana provienen del mamut, la mamutusina 2; del un antiguo elefante, la elefantina; de un perezoso gigante que había descrito Darwin; de una vaca marina y de un alce gigante. Son ya candidatos a antibióticos preclínicos.
«La mamutusina y la elefasina son dos ejemplos en los que su eficacia fue similar a la polimixina B, un antibiótico que se usa de forma convencional en los hospitales», explica De la Fuente Núñez, quien destaca que «jamás nadie hasta el momento había explorado esto como una fuente de moléculas».
Un dato sorprendente lo supone el hecho de que la exploración del extintoma para identificar potenciales antimicrobianos se realizó en solo en doce horas, cuando el tiempo medio con los métodos tradicionales para lograr candidatos preclínicos es de seis años.
Superar este enorme desafío fue posible gracias al desarrollo, prácticamente desde cero, de un nuevo modelo computacional de inteligencia artificial, denominado APEX, que fue entrenado por los científicos para escanear los proteomas de los animales extintos e identificar en sus secuencias aquellas moléculas con potencial terapéutico. «El algoritmo —señala el director del laboratorio— lo que hace es escanear cada proteína. Es como un código de barras enorme que lo escanea y, de repente, predice, que esta parte roja puede ser un antibiótico. En doce horas acabó la exploración del extintoma. Es tremendo».
«Este modelo de aprendizaje profundo ha permitido el descubrimiento de un mundo completamente nuevo de antibióticos mediante la exploración de todos los organismos extintos conocidos por la ciencia», destacan los investigadores en el artículo.
Una vez identificado el código de la molécula queda otra parte no menos importante del trabajo: sintetizarla. Para ellos se utilizan robots químicos que crean la secuencia deseada, una réplica exacta de la original que es la que se utiliza para probar su eficacia en modelos in vitro y en animales.
«Así es cómo hemos podido resucitarlas», destaca el biotecnólogo gallego, que asegura que «muchas de las moléculas que hemos encontrado son bastante diferentes a todo lo que está presente en el mundo biológico de hoy». Este matiz no es menor, porque significa que las superbacterias no están adaptadas a estos nuevos enemigos, con los que nunca se habían encontrado, por lo que ofrecerán teóricamente una menor resistencia.
La desextinción molecular es un campo totalmente nuevo, pero no el uso de la inteligencia artificial para acelerar el desarrollo de antibióticos preclínicos. El equipo de César de la Fuente ya había identificado miles de moléculas con potencial terapéutico en el proteoma humano y, más recientemente, en un artículo publicado en Cell hace una semana, descubrieron casi un millón de péptidos antimicrobianos en más de 60.000 metagenomas (una colección de genomas dentro de un entorno específico), que en conjunto contenían la composición genética de más de un millón de organismos naturales.
Sin embargo, devolver a la vida a proteínas de animales que llevan miles de años desaparecidos de la Tierra es un paso mucho más ambicioso, no exento también de un debate ético. La pregunta que se hizo el propio César de la Fuente Núñez fue la siguiente: «¿Qué significa a nivel bioético traer de vuelta a la vida moléculas que, dentro de lo que no sabemos, no están presentes en la naturaleza de hoy». De hecho, antes de llevar a cabo su trabajo realizaron consultas con expertos en la materia, que no presentaron objeciones. «Nosotros -dice el biotecnólogo- no resucitamos secuencias que pueden autorreplicarse, como priones. Los riesgos son mínimos, porque hablamos de moléculas, no de organismos biológicos vivos, pero, aún así, hacemos todo paso a paso, con cuidado. Lo más importante para mi es innovar, pero de manera responsable».
César de la Fuente también expresa una esperanza: «Que la biología del pasado nos ayude a entender la biología del presente y, quizás, a predecir la del futuro».