Modelo de IA de McMaster diseña un nuevo candidato a antibiótico en pruebas iniciales

Investigadores de la Universidad McMaster han desarrollado un nuevo modelo generativo de inteligencia artificial (IA) capaz de acelerar drásticamente el descubrimiento de fármacos y, en pruebas iniciales, ya ha diseñado un antibiótico completamente nuevo. En un nuevo estudio, publicado el 23 de abril y elegido para la portada del número de junio de Molecular Systems Biology, el equipo puso a prueba el modelo e identificó un compuesto novedoso y soluble en agua llamado synthecin.

El nuevo modelo, denominado SyntheMol-RL, está entrenado para explorar un vasto espacio químico de hasta 46 mil millones de compuestos posibles, mucho más allá de lo que podría evaluarse de forma realista en el laboratorio, donde incluso los cribados a gran escala alcanzan como máximo alrededor de 1 millón de moléculas. A partir de aproximadamente 150.000 “bloques de construcción” moleculares y un conjunto de 50 reacciones de síntesis química, el modelo de IA está diseñado para generar candidatos antibióticos estructuralmente novedosos.

Las versiones anteriores de SyntheMol diseñaban exclusivamente moléculas con actividad antibacteriana, sin tener en cuenta otras propiedades críticas. Durante los últimos 2 años, el equipo, junto con colaboradores de Stanford University, refinó el modelo para que solo genere compuestos antibacterianos que sean fáciles de desarrollar en el laboratorio y probablemente solubles en el organismo.

Los investigadores encargaron al modelo mejorado generar antibióticos solubles en agua que pudieran tratar infecciones causadas por Staphylococcus aureus, y rápidamente obtuvieron varios resultados prometedores. De un lote de 79 antibacterianos propuestos por el modelo, el grupo se centró en un compuesto particularmente interesante: un compuesto novedoso, soluble en agua, que parecía tener actividad antibiótica contra S. aureus.

A continuación, el nuevo candidato a fármaco diseñado por computadora se formuló en el laboratorio como una crema tópica y se probó en un modelo murino de infección de heridas que, de otro modo, era resistente a los fármacos. Synthecin fue muy eficaz para controlar la infección y funcionó extremadamente bien como fármaco tópico, al tiempo que también mostró indicios iniciales prometedores de que podría aplicarse u optimizarse para uso sistémico en el futuro.

El equipo aún no ha descubierto cómo el fármaco inhibe a las bacterias, un paso clave para determinar su perfil de seguridad y, por tanto, la probabilidad de que algún día llegue a la práctica clínica. El grupo participa ahora activamente en estos estudios críticos sobre el mecanismo de acción.

El descubrimiento de synthecin se considera una validación de que el modelo de IA puede generar rápidamente candidatos a fármacos con alto potencial, desplazando la carga del descubrimiento de fármacos desde la búsqueda de compuestos viables hacia su diseño y optimización. El modelo se construyó para no estar ligado a ninguna enfermedad específica, y los investigadores señalaron que este cambio es significativo no solo para el descubrimiento de antibióticos, sino también para otras áreas de la bioquímica.