David Baker, Demis Hassabis y John Jumper han revolucionado el estudio y diseño de proteínas con Inteligencia Artificial y la mediana impulsa esta tecnología el desarrollo de nuevos tratamientos contra múltiples fermedades. Baker, Catedrático de Bioquímica de la Universidad de Washington el investigador de Instituto Médico Howard Hughes, es el creador del programa RosaTTADoblarminetras que Hassabis y Jumper, CEO e investigador senior, respectivamente, de la empresa de Inteligencia Artificial Mente profundahijo de los autores de AlphaFold2, dos sistemas computacionales que están revolucionando el conocimiento de las proteínas. “Los científicos utilizan ahora estos nuevos métodos para predecir interacciones entre proteínas, diseñar proteínas completamente nuevas y encontrar nuevas dianas farmacológicas”, destaca el jurado del Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Biomedicinapremio que pueden lograr estos muy científicos.
“Hasta ahora -afirma Óscar Marín, del MConsejo de Investigación Médica del King’s College de Londres (Reino Unido) y secretario del jurado-, se necesitaron años de trabajo muy duro en el laboratorio para predecir la estructura de una proteína única, pero gracias a los avances logrados por los tres premiados ahora solo necesitamos unos pocos minutos en el ordenador para lograr es una meta Las aportaciones de Baker, Hassabis y Jumper, añade, “nuestra furgoneta ha permitido avanzar mucho más rápido en el desarrollo de terapias para múltiples fermedades«.
Además de predecir cómo doblar las proteínas que se producen en la naturaleza, el programa informático RoseTTAFold impulsado por Baker también ha demostrado ser muy útil para diseñar proteínas completamente nuevas a partir de una sencilla descripción de las funciones que requieren que se cumplan. Así, el programa permite obtener proteínas para bloquear las proteínas del virus de la gripe o del virus de la gripe o del Covid-19 y las células cancerosas, y los resultados se han comprobado con éxito en el laboratorio.
“Las proteínas nuevas pueden constituir medicamentos mayores, por lo que hay muchas aplicaciones médicas novedosas y emocionantes. Por ejemplo, se podrán crear nuevas vacunas o nuevos medicamentos para tratar el cáncer”, explica Baker.
Gracias a estas herramientas, ahora se conoce la estructura de casi todas las proteínas documentadas, no solo humanos sino también de animales, plantas e incluso bacterias. Este conocimiento tiene una aplicación inmediata en la creación de nuevos fármacos y vacunas.
“Ya hemos visto que AlphaFold se aplica a un gran número de problemas variados”, asegura Hassabis. “Algunas de las cosas que más nos entusiasman son su uso para el descubrimiento de fármacos, por ejemplo, para combatir la resistencia a los antibióticos, o para tratar de encontrar curas para enfermedades como la malaria”.
Se podran crear nuevas vacunas o nuevos medicamentos para tratar el cancer
david boulanger
Instituto Médico Howard Hughes
Por Gonzalo Jiménez Osés, del CIC bioGUNE, una de las facetas con mayor potencial de esta contribución es en el área biomédica. “Una derivación inmediata va a ser el diseño de nuevos medicamentos”, señala mientras que, en el campo de desarrollo de fármacos clásicos, “vamos a descubrir nuevas dianas terapéuticas”.
En su opinión, «lo más relevante es que es posible conocer con mayor precisión las redes de interacción entre proteínas que tienen lugar en una fermentación, como por ejemplo el cáncer y procesos del sistema inmunológico, de forma mucho más rápida, y eso va a derivar en nuevos tratamientos porque las simulaciones por ordenador de estos complejos procesos van a ser mucho más fiables”.
«AlphaFold ya ha incidido en la investigación biológica con un gran impacto en muy poco tiempo», resaltado por su parte Hassabis. “Sabemos que más de un millón de investigadores han utilizado las estructuras previstas para AlphaFold además de investigaciones, incluidas prácticamente todas las empresas farmacéuticas del mundo han utilizado AlphaFold además de programas de descubrimiento de fármacos”.
De momento, el alcalde incidió en la creación de nuevas aspiradoras y fábricas que están siendo diseñadoras de proteínas artificiales con propiedades a la carta. La actualización más reciente de RoseTTAFold permite, incluso, crear proteínas a partir de descripciones sencillas.
Prácticamente todas las empresas agrícolas del mundo han utilizado AlphaFold además de los programas de descubrimiento de fármacos.
Así, Jumper colaboró con un grupo de investigación de la Universidad de Oxford que estaba trabajando en el desarrollo para una vacuna contra la malaria.
«Creo que AlphaFold realmente representa el primer ejemplo de cómo aprender profundamente y es capaz de capturar la integridad de los sistemas biológicos y desentrañar la comprensión matemática de cosas extraordinariamente completas», explica Jumper.
«Creemos que casi toda la medicina verá transformada por la revolución del diseñador de proteínas -asegura Baker-. La mayoría de los medicamentos actuales se fabrican introduciendo pequeñas modificaciones en las proteínas que ya existen en la naturaleza. Ahora que podemos diseñar proteínas completamente nuevas, pueden desarrollar medicamentos mucho más sofisticados y májorados que, por ejemplo, pueden tratar el cáncer sin los efectos secundarios, fabricarse muy rápidamente en caso de brote de una nueva pandemia y, en general, serán más precisos y robustos”.
AlphaFold actualmente representa el ejemplo de arranque poderoso de cómo el aprendizaje profundo es capaz de captar la complejidad de los sistemas biológicos
Cree Jiménez Osés que el potencial real de estas tecnologías “es totalmente impredecible”, en sentido positivo.
Aunque estos programas de Inteligencia Artificial no han sustituido del todo a las técnicas experimentales, de momento ya han irrumpido con fuerza como complemento a las mismas, revolucionando el campo de la biología.
Así, centenarios de grupos de investigación a lo largo del mundo están aplicando el poder predictivo de AlphaFold a sur líneas de investigación, reconozcan a Jiménez Osés, ya que tanto RoseTTAFold como AlphaFold2 son herramientas de acceso libre par la comunidad científica, y las mejoras que se han implementado recientemente case han igualado los tiempos de computación que necesita cada una.
Por ejemplo, señala el investigador español, «en CIC bioGUNE ya estamos trabajando en un proyecto centrado en una proteína relacionada con una enfermedad hereditaria que daña el sistema nervioso denominado Ataxia de Friedreich«.