Bioingeniería
Los científicos buscan antibióticos en fragmentos de proteínas elaborados por homínidos extintos
Las proteínas de especies desaparecidas podrían ser un recurso inexplorado para el desarrollo de antibióticos
Redacción T21
Los bioingenieros han utilizado Inteligencia Artificial (IA) para resucitar fragmentos de proteínas en sapiens, neandertales y denisovanos, con la finalidad de identificar moléculas extintas capaces de matar bacterias causantes de enfermedades humanas actuales.
Investigadores de la Universidad de Pennsylvania han utilizado la inteligencia artificial (IA) para resucitar moléculas del pasado, según informan en un artículo publicado en la revista Cell Host & Microbe.
Aplicaron métodos computacionales a datos sobre proteínas de humanos modernos (Homo sapiens) y de nuestros parientes extintos, los neandertales (Homo neanderthalensis) y los denisovanos.
Este sistema les permitió identificar moléculas que pueden matar bacterias causantes de enfermedades, y que podrían inspirar nuevos fármacos para tratar infecciones humanas, destaca al respecto la revista Nature.
Nuevos antibióticos
El contexto de esta investigación es la necesidad de desarrollar nuevos antibióticos, ya que los actuales están perdiendo eficacia debido a la resistencia bacteriana.
La mayoría de los antibióticos que se recetan hoy en día llevan más de 30 años en el mercado. Mientras tanto, las bacterias resistentes a los antibióticos están en aumento, por lo que pronto se necesitará una nueva oleada de tratamientos.
Según ha explicado a Tendencias21/Prensa Ibérica el catedrático Eduardo Costas, que no participó en este estudio, la resistencia a los antibióticos que padecemos en la actualidad puede llevarnos a una situación similar a la de las pandemias ocurridas en la Edad Media.
Y añade estos datos significativos: en 2010, el 8% de la bacteria Escherichia coli, que produce infecciones urinarias, era resistente al antibiótico ciprofloxacino. A principios de 2020 ya lo era el 65%. En la actualidad, cerca del 80% de esta bacteria es resistente al antibiótico que puede eliminarla.
Viaje al pasado
Los investigadores se inspiraron en la idea de traer de vuelta moléculas del pasado para resolver este grave problema que tenemos hoy.
Se basaron en el hecho de que muchos organismos producen subunidades de proteínas llamadas péptidos que tienen propiedades antimicrobianas.
Un puñado de péptidos antimicrobianos, la mayoría de los cuales se aislaron de bacterias, ya están en uso clínico. Las proteínas de especies extintas podrían ser un recurso inexplorado para el desarrollo de antibióticos.
Ayuda de la IA
Los investigadores entrenaron un algoritmo de IA para reconocer sitios en las proteínas humanas donde se sabe que se cortan en péptidos.
Para encontrar nuevos péptidos, el equipo aplicó su algoritmo a secuencias de proteínas disponibles públicamente, mapas de los aminoácidos en una proteína, de H. sapiens, H. neanderthalensis y denisovanos.
Luego utilizaron las propiedades de los péptidos antimicrobianos previamente descritos para predecir qué nuevos péptidos podrían matar bacterias.
Pruebas experimentales
Los investigadores probaron decenas de péptidos para ver si podían matar bacterias en placas de laboratorio. Luego seleccionaron seis péptidos potentes: cuatro de H. sapiens, uno de H. neanderthalensis y uno de denisovanos, y se los administraron a ratones infectados con la bacteria Acinetobacter baumannii, una causa común de infecciones hospitalarias en humanos.
Los resultados obtenidos son muy prometedores. Los seis péptidos detuvieron el crecimiento de A. baumannii en el músculo del muslo, pero ninguno mató a las bacterias. Cinco de las moléculas también detuvieron el crecimiento bacteriano en el bazo y el hígado, lo que sugiere que podrían ser útiles para tratar infecciones sistémicas.
Además, los péptidos no mostraron signos de toxicidad ni daño a las células humanas o animales. Tampoco provocaron una respuesta inmunitaria excesiva ni inflamación.
A la vista de estos resultados, los investigadores planean probar los péptidos contra otras bacterias patógenas y optimizar su estructura y actividad para mejorar su potencial terapéutico.
Referencia
Molecular de-extinction of ancient antimicrobial peptides enabled by machine learning. Jacqueline R.M.A. Maasch et al. Cell Host & Microbe, 28 July 2023. DOI:https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.07.001
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