Científicos acaban de diseñar una IA capaz de diseñar proteínas que aporten nuevas curas a diversas enfermedades

Un reporte publicado la semana pasada en MIT Technology Review, da a conocer lo que lograron un grupo de biólogos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington. Este equipo diseñó una aplicación de Inteligencia Artificial que logrará producir e identificar nuevas proteínas que serán útiles en diferentes campos de la salud.

Esto es un nuevo avance tecnológico y se suma a los descubrimientos recientes sobre los algoritmos que son capaces de predecir las formas de las proteínas basándose en las secuencias de aminoácidos. El profesor de bioquímica David Baker, sostiene que con estas nuevas herramientas será posible encontrar solución a desafíos de larga data en la tecnología, la energía y la medicina.

Desarrollan IA que puede diseñar nuevas proteínas para curar enfermedades

La nueva herramienta llamada ProteinMPNN, fue analizada por un grupo de expertos en sendos artículos para la revista Science. Allí se explican los poderosos alcances que tendrá en el futuro, una vez que se le den todas las aplicaciones posibles. Una de las ventajas que tiene, es que se podrán diseñar algunas proteínas desde cero, sin importar que estas no estén presentes en la naturaleza.

The machine-learning tool could help researchers discover entirely new proteins not yet known to science. https://t.co/0ayvBEWTvV

— MIT Technology Review (@techreview) September 19, 2022

El objetivo clave es reducir el sufrimiento humano. Por ello se buscará comprender a profundidad temas relacionados con la salud, las enfermedades y la biología. Esto podría llevar a la creación de vacunas eficientes para tratar diversos virus y patologías, buscar la cura para muchos tipos de cáncer o utilizarlo en cualquier emergencia médica que se presente.

Baker sostiene que en la naturaleza las proteínas resuelven casi todos los problemas de la vida. Pero, lo que buscan ahora es fabricar unas que sean capaces de solucionar los nuevos imprevistos que surjan. Antes de lograr eso, es necesario averiguar la estructura proteica que tiene una función. Para ello, se valdrán de dos métodos de aprendizaje automático: alucinación restringida y en pintura.

Por lo tanto, si ya tienen pensado una estructura, lo que deben hacer es buscar la composición de los aminoácidos relacionados, valiéndose de alguno de los dos métodos. En el caso de la alucinación restringida, les permitirá realizar una búsqueda entre todas las secuencias y elegir las que tengan funciones adecuadas. Y la pintura, trabaja similar a la función autocompletar, por lo que identificará las estructuras de las proteínas.

Otra de las metas que tiene el equipo, es analizar si es posible utilizar estas estructuras a nanoescala, lo cual sería muy útil para destapar alguna arteria que esté obstruida. Todo el proceso será muy sencillo gracias al aprendizaje automático. Aparte, el software es 200 veces más potente que otros que se han utilizado hasta la fecha, lo que reducirá al máximo las barreras e inconvenientes que se presenten.

La aplicación ya se encuentra disponible en el repositorio de código abierto GitHub. Los investigadores no deben pagar nada para utilizarlo y así podrán realizar todos los diseños que sean necesarios. La idea es que las proteínas que se creen tengan un fin específico y puedan ayudar a la humanidad a resolver problemas de salud.

¿Cómo influiría una tecnología así en la industria farmacéutica?

Según un informe del 2021 realizado por la firma Mc-Kinsey, el 50% de las organizaciones farmacéuticas han introducido inteligencia artificial en alguno de los eslabones de la cadena. Sin embargo, todavía se actúa con cautela y de forma conservadora para evitar al máximo que cualquier cambio de procedimiento tenga un efecto negativo en el producto final, que es el que llega al consumidor cuando atraviesa un cuadro complicado de salud.

La implementación de este sistema de fábrica de proteínas sin duda traerá grandes beneficios en la medicina. Hace poco, con el tema del Covid-19 fue necesario realizar una gran cantidad de estudios antes de encontrar una vacuna que fuera confiable y efectiva para detener los ritmos de contagio. Con estos análisis de laboratorio, será posible crear soluciones más rápidas ante emergencias sanitarias y porque no, encontrarle cura a otras que hasta la fecha han sido esquivas.

Uno de los objetivos de la inteligencia artificial aplicada a la medicina es contribuir a desarrollar nuevos fármacos. Y esto es posible con el big data, que permite disminuir los costos de inversión. Pero también se busca que gracias al avance se le encuentre la cura a enfermedades raras o poco comunes, que abundan en los tiempos actuales. La solución será efectiva si se cotejan los datos médicos que son recopilados a diario en miles de pacientes y se utilizan para investigación y diagnóstico.

Gracias a esta tecnología, es posible desarrollar tratamientos médicos a una escala nunca vista en la historia. Y ya los avances van por buen camino. En 2021, el 30% de los fármacos que se produjeron en Estados Unidos eran tecnológicos y en los pacientes ayudó a mejorar la calidad de vida. Esa es la razón por la que se ha aprobado una inversión de 8.000 M€ adicionales para que las investigaciones no se detengan.

Otro aspecto positivo es que gracias a la tecnología se logra encontrar tratamientos más precisos y personalizados. Se diseñan terapias innovadoras y moléculas eficaces para el tratamiento de diversas enfermedades. Pero sobre todo, se acorta el tiempo de desarrollo de los fármacos e influye en que los costos de producción no sean elevados.

Un clásico ejemplo de un medicamento que se ha logrado masificar la producción es la insulina. Con la IA, se aumentan los anticuerpos necesarios para el desarrollo de los fármacos, por lo que es posible probar millones en poco tiempo y determinar cuál será el más apropiado y efectivo. Así, las reacciones químicas son menores y por ende, el tratamiento logra su objetivo.

De seguro que con la fábrica de proteínas no presentes en los espacios naturales, se logrará diseñar nuevos medicamentos que alargarán la vida de miles de pacientes o les mejorarán su condición, eliminaran un poco el sufrimiento y les darán tranquilidad. Así se cumple el objetivo de utilizar los avances para el bienestar común.