Identificou miles de péptidos con potencial antimicrobiano en 200 especies desaparecidas fai miles de anos utilizando intelixencia artificial. En probas preclínicas demostraron unha eficacia similar a un tratamento que se utilizan actualmente nos hospitais
11 jun 2024 . Actualizado á 13:26 h.Tomaríase un antibiótico procedente da molécula dun mamut ou dun preguiceiro xigante extinto hai 8.000 anos? Poida que dentro duns anos, quizais non demasiados, nin sequera se expoña esta pregunta porque igual é a única opción que ten para salvar a vida ante a crecente resistencia das superbacterias aos tratamentos convencionais, un auténtico problema de saúde pública que xa causa 1,7 millóns de mortes anuais no mundo, cifra que podería elevarse a 10 millóns no 2050 se non aparecen novas alternativas.
Resucitar moléculas do pasado axudados pola intelixencia artificial para facer fronte á máis que probable emerxencia sanitaria do futuro é a opción que se expuxo o Machine Biology Group da Universidade de Pensilvania dirixido polo investigador galego César de la Fuente Núñez. Unha alternativa revolucionaria que ensaiaron primeiro nunha proba de concepto con neandertales e denisovanos, os nosos primos irmáns, e para a que agora redobraron a aposta nun novo campo aberto á ciencia que denominaron desextinción molecular. Exploraron todos os organismos extintos coñecidos pola ciencia (extintoma), desde o Pleistoceno ao Holoceno, un traballo que lles permitiu identificar 37.176 péptidos con potencial actividade antimicrobiana, dos que 11.035 non existen en ningún organismo vivo na actualidade.
Deles sintetízanse cen moléculas que son unha réplica biolóxica exacta das que existían nestes animais no pasado. Estes compostos probáronse posteriormente in vitro para probar a súa eficacia e dez delas, as máis prometedoras, en dous modelos preclínicos de rato. Os resultados son máis que satisfactorios e supoñen unha proba real de que esta estratexia para desenvolver novos antibióticos é máis que prometedora.
Os resultados publicáronse na revista científica Nature Biomedical Engineering. En total rastrexáronse cunha ferramenta de aprendizaxe profunda os proteomas de 208 especies extintas cuxa secuencia proteómica está dispoñible nos bancos públicos de investigación.
As moléculas con maior actividade antimicrobiana proveñen do mamut, a mamutusina 2; do un antigo elefante, a elefantina; dun preguiceiro xigante que describira Darwin; dunha vaca mariña e dun alce xigante. Son xa candidatos a antibióticos preclínicos.
«A mamutusina e a elefasina son dous exemplos nos que a súa eficacia foi similar á polimixina B, un antibiótico que se usa de forma convencional nos hospitais», explica De la Fuente Núñez, quen destaca que «xamais ninguén ata o momento explorara isto como unha fonte de moléculas».
Un dato sorprendente supono o feito de que a exploración do extintoma para identificar potenciais antimicrobianos realizouse en só en doce horas, cando o tempo medio cos métodos tradicionais para lograr candidatos preclínicos é de seis anos.
Superar este enorme desafío foi posible grazas ao desenvolvemento, practicamente desde cero, dun novo modelo computacional de intelixencia artificial, denominado APEX, que foi adestrado polos científicos para escanear os proteomas dos animais extintos e identificar nas súas secuencias aquelas moléculas con potencial terapéutico. «O algoritmo —sinala o director do laboratorio— o que fai é escanear cada proteína. É como un código de barras enorme que o escanea e, de súpeto, predí, que esta parte vermella pode ser un antibiótico. En doce horas acabou a exploración do extintoma. É tremendo».
«Este modelo de aprendizaxe profunda permitiu o descubrimento dun mundo completamente novo de antibióticos mediante a exploración de todos os organismos extintos coñecidos pola ciencia», destacan os investigadores no artigo.
Unha vez identificado o código da molécula queda outra parte non menos importante do traballo: sintetizala. Para eles utilízanse robots químicos que crean a secuencia desexada, unha réplica exacta da orixinal que é a que se utiliza para probar a súa eficacia en modelos in vitro e en animais.
«Así é como puidemos resucitalas», destaca o biotecnólogo galego, que asegura que «moitas das moléculas que atopamos son bastante diferentes a todo o que está presente no mundo biolóxico de hoxe». Este matiz non é menor, porque significa que as superbacterias non están adaptadas a estes novos inimigos, cos que nunca se atoparan, polo que ofrecerán teoricamente unha menor resistencia.
A desextinción molecular é un campo totalmente novo, pero non o uso da intelixencia artificial para acelerar o desenvolvemento de antibióticos preclínicos. O equipo de César de la Fuente xa identificara miles de moléculas con potencial terapéutico no proteoma humano e, máis recentemente, nun artigo publicado en Cell hai unha semana, descubriron case un millón de péptidos antimicrobianos en máis de 60.000 metagenomas (unha colección de xenomas dentro dunha contorna específica), que en conxunto contiñan a composición xenética de máis dun millón de organismos naturais.
Con todo, devolver á vida a proteínas de animais que levan miles de anos desaparecidos da Terra é un paso moito máis ambicioso, non exento tamén dun debate ético. A pregunta que se fixo o propio César de la Fuente Núñez foi a seguinte: «Que significa a nivel bioético traer de volta á vida moléculas que, dentro do que non sabemos, non están presentes na natureza de hoxe». De feito, antes de levar a cabo o seu traballo realizaron consultas con expertos na materia, que non presentaron obxeccións. «Nós -di o biotecnólogo- non resucitamos secuencias que poden autorreplicarse, como priones. Os riscos son mínimos, porque falamos de moléculas, non de organismos biolóxicos vivos, pero, aínda así, facemos todo paso a paso, con coidado. O máis importante para min é innovar, pero de xeito responsable».
César de la Fuente tamén expresa unha esperanza: «Que a bioloxía do pasado nos axude a entender a bioloxía do presente e, quizais, a predicir a do futuro».