Jim Collins, profesor de Ingeniería Médica en el MIT, ha realizado un descubrimiento revolucionario en el campo de los antibióticos, utilizando la inteligencia artificial (IA) para identificar una nueva clase estructural de antibióticos. Este avance, publicado en la revista Nature en diciembre, representa el primer descubrimiento de su tipo en décadas, marcando un hito significativo en la lucha contra las bacterias resistentes a los medicamentos, como el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA). La investigación de Collins y su equipo comenzó con un enfoque en el uso de la IA para el descubrimiento de fármacos, en colaboración con Regina Barzilay, especialista en IA aplicada a la biomedicina en el MIT.

Antes de este descubrimiento, Collins había trabajado en el desarrollo de Halicin, un fármaco que demostró ser efectivo contra varias bacterias resistentes, incluyendo la tuberculosis y el C. difficile, en modelos de ratones. La historia de Halicin comenzó en 2018, cuando el MIT lanzó un esfuerzo importante centrado en la inteligencia artificial, reconociendo la necesidad de avanzar en este campo durante la tercera ola de IA, que involucra big data y aprendizaje profundo. Collins y Barzilay se unieron para explorar cómo la IA podría aplicarse al descubrimiento de nuevos antibióticos, a pesar de la escasez de datos disponibles para entrenar los modelos de IA.

El equipo de Collins adoptó un enfoque innovador, utilizando un conjunto de entrenamiento relativamente pequeño de 2,500 compuestos, que incluía 1,700 fármacos aprobados por la FDA y 800 compuestos naturales. A pesar de las dudas de los expertos en IA sobre la viabilidad del proyecto debido a la limitada cantidad de datos, el equipo procedió a aplicar estos compuestos a E. coli, un patógeno modelo, para identificar aquellos con actividad antibacteriana. Utilizando un modelo de aprendizaje profundo, específicamente una red neuronal gráfica, entrenaron el modelo para diferenciar entre compuestos con y sin actividad antibacteriana basándose en la estructura molecular.

Este enfoque permitió al equipo de Collins descubrir una nueva clase estructural de antibióticos, demostrando el potencial de la IA para revolucionar el campo del descubrimiento de fármacos. Este logro no solo abre la puerta a nuevos tratamientos para infecciones resistentes a los medicamentos sino que también establece un precedente para futuras investigaciones en la aplicación de la inteligencia artificial en la medicina. La colaboración entre expertos en biomedicina y especialistas en IA, como se ve en el trabajo de Collins y Barzilay, subraya la importancia de la interdisciplinariedad en el avance de la ciencia y la tecnología.

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