"Un punto de inflexión en el descubrimiento de antibióticos: la influencia del aprendizaje profundo explicable"

por Henrik Andersen
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Antibiotic Discovery

En un avance científico significativo, los investigadores han revelado una categoría innovadora de antibióticos, lo que marca el primer descubrimiento de este tipo en seis décadas y, más notablemente, el logro inaugural mediante la utilización del aprendizaje profundo explicable impulsado por IA. Esta nueva clase de antibióticos demuestra una eficacia notable contra patógenos resistentes a múltiples fármacos, lo que sirve como testimonio del potencial transformador de la IA en el ámbito del descubrimiento de fármacos y su papel fundamental para abordar la resistencia a los antibióticos.

Esta innovadora investigación fue realizada en colaboración por un equipo de 21 expertos, incluidos científicos de prestigiosas instituciones como el MIT, el Broad Institute of MIT y Harvard, Integrated Biosciences, el Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering y el Leibniz Institute of Polymer Research en Dresde. , Alemania. Los autores principales de este estudio pionero son el Dr. Felix Wong, cofundador de Integrated Biosciences, y el Dr. James J. Collins, profesor Termeer de Ingeniería y Ciencias Médicas en el MIT.

El enfoque innovador adoptado en este estudio implicó la detección virtual de un amplio conjunto de más de 12 millones de compuestos potenciales para revelar esta nueva clase de antibióticos, que exhibe una notable capacidad para combatir la resistencia a los antibióticos. Lo que distingue a esta investigación es la implementación de modelos de aprendizaje profundo entrenados con datos derivados experimentalmente para predecir tanto la eficacia del antibiótico como su toxicidad potencial. Inspirándose en aplicaciones de IA en diversos dominios, incluida la tecnología AlphaGo de DeepMind, los investigadores idearon modelos novedosos para dilucidar los componentes moleculares críticos responsables de la actividad antibiótica.

El resultado de esta investigación es la identificación de una nueva categoría de antibióticos que demuestra una potente eficacia contra patógenos resistentes a múltiples fármacos. En una serie de experimentos, se probó un antibiótico candidato en modelos de ratones afectados por infección por MRSA, revelando su eficacia tanto mediante aplicación tópica como mediante administración sistémica. Este resultado prometedor sugiere que este compuesto tiene potencial para un mayor desarrollo como tratamiento para infecciones bacterianas graves, incluidas las asociadas con la sepsis.

El Dr. Felix Wong enfatizó la naturaleza innovadora de este descubrimiento y afirmó: “Este hallazgo subraya el profundo impacto que la inteligencia artificial y el aprendizaje profundo explicable pueden ejercer en el descubrimiento de fármacos. Nuestra investigación ha hecho accesible un conjunto de modelos de alta precisión capaces de predecir con precisión tanto la eficacia del antibiótico como su toxicidad potencial. Es importante destacar que representa una de las demostraciones iniciales de modelos de aprendizaje profundo que brindan explicaciones claras para sus predicciones, con implicaciones profundas y de gran alcance para el futuro del descubrimiento de fármacos a través de la IA”.

El Dr. James J. Collins añadió: “Este avance valida el papel fundamental de la integración de la IA y el aprendizaje profundo explicable para superar algunos de los desafíos más formidables de la medicina, en particular la resistencia a los antibióticos. Aprovechando estos estudios de validación y enfoques similares, el equipo de Integrated Biosciences está preparado para acelerar la fusión de la biología sintética y una comprensión profunda del estrés celular, abordando una importante necesidad insatisfecha de tratamientos novedosos dirigidos a enfermedades relacionadas con la edad”.

Satotaka Omori, Ph.D., miembro fundador y jefe de biología del envejecimiento en Integrated Biosciences, y autor colaborador de la publicación, señaló: "Una implicación importante de este estudio es la viabilidad y conveniencia de hacer que los modelos de aprendizaje profundo en el descubrimiento de fármacos sean explicables". . Si bien la IA continúa logrando avances sustanciales, también se ve obstaculizada por la opacidad de los modelos de caja negra comúnmente utilizados, que oscurecen el proceso de toma de decisiones. Al revelar estas cajas negras, nuestro objetivo es generar conocimientos de aplicación más universal, lo que podría acelerar el despliegue y el desarrollo de enfoques de próxima generación para el descubrimiento de fármacos”.

Alicia Li, investigadora asociada de Integrated Biosciences y autora colaboradora de la publicación, expresó su entusiasmo y afirmó: "Es realmente emocionante presenciar el establecimiento de una nueva metodología para pronosticar la utilidad antibiótica de un compuesto, su probabilidad de progresar a través de la Fase I ensayos y su posible pertenencia a una nueva clase de fármacos”.

La investigación realizada por Integrated Biosciences es un testimonio del potencial transformador de la IA, no solo en el descubrimiento de antibióticos sino también en la búsqueda de tratamientos innovadores para enfermedades relacionadas con la edad, como se demuestra en publicaciones anteriores de la institución. Estos avances son prometedores para abordar afecciones como la fibrosis, la inflamación y el cáncer.

Referencia: “Descubrimiento de una clase estructural de antibióticos con aprendizaje profundo explicable”, Nature, 20 de diciembre de 2023.
DOI: 10.1038/s41586-023-06887-8

Preguntas frecuentes (FAQ) sobre el descubrimiento de antibióticos

¿Cuál es la importancia de este descubrimiento de antibióticos?

Este descubrimiento de antibióticos es importante porque marca la primera nueva clase de antibióticos en seis décadas y aprovecha el aprendizaje profundo explicable impulsado por IA, que tiene el potencial de transformar el descubrimiento de fármacos y combatir la resistencia a los antibióticos de manera efectiva.

¿Quién realizó esta investigación?

La investigación fue realizada por un equipo colaborativo de 21 expertos, incluidos científicos de instituciones de renombre como el MIT, el Broad Institute del MIT y Harvard, Integrated Biosciences, el Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering y el Leibniz Institute of Polymer Research en Dresde. Alemania.

¿Cómo identificaron los investigadores esta nueva clase de antibióticos?

Los investigadores emplearon un enfoque novedoso al seleccionar virtualmente más de 12 millones de compuestos candidatos. Entrenaron modelos de aprendizaje profundo con datos generados experimentalmente para predecir la actividad y la toxicidad de los antibióticos, inspirándose en la IA utilizada en otros dominios. Este método condujo a la identificación de la nueva clase de antibióticos.

¿Cuáles son las implicaciones de este descubrimiento para la resistencia a los antibióticos?

Este descubrimiento ofrece una vía prometedora para abordar la resistencia a los antibióticos, ya que la clase de antibióticos recientemente identificada demuestra una potente actividad contra patógenos resistentes a múltiples fármacos.

¿Cómo podría este descubrimiento afectar el desarrollo futuro de fármacos?

La integración de la IA y el aprendizaje profundo explicable en el descubrimiento de fármacos tiene el potencial de acelerar el desarrollo de nuevos tratamientos para diversas enfermedades, incluidas afecciones relacionadas con la edad, como la fibrosis, la inflamación y el cáncer. Esta investigación representa un paso significativo en esta dirección.

¿Cuál es la importancia de hacer que los modelos de aprendizaje profundo sean explicables?

Hacer que los modelos de aprendizaje profundo sean explicables es crucial, ya que mejora nuestra comprensión del proceso de toma de decisiones. Esta transparencia puede conducir a conocimientos de aplicación más amplia y acelerar la adopción de enfoques impulsados por la IA en el descubrimiento de fármacos y otros campos.

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5 comentarios

TechNerd1 diciembre 20, 2023 - 6:59 pm

Aprendizaje profundo explicable: ¡4 credibilidad de la IA tan importante!

Responder
Entusiasta de la salud diciembre 20, 2023 - 10:35 pm

¿Se resolvió la resistencia a los antibióticos? ¡Pulgares hacia arriba!

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Investigador serio diciembre 21, 2023 - 1:23 am

Enfoque impresionante e innovador, ¡felicitaciones al equipo!

Responder
CienciaGeek_23 diciembre 21, 2023 - 5:13 am

¡laberinto! Esta cosa de la IA, ¡guau!

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John Smith diciembre 21, 2023 - 1:19 pm

gr8 noticias sobre antibióticos! ¡La IA es genial para descubrir!

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