¿Y si, gracias a la IA, los virus que matan bacterias fueran la solución?

La terapia con fagos implica el uso de virus que “matan bacterias” llamados bacteriófagos para combatir infecciones bacterianas. Este tipo de tratamiento fue abandonado progresivamente con la llegada de los antibióticos en los años 1930. Pero ahora que la resistencia a los antibióticos complica el tratamiento de los pacientes -y en los casos más graves provoca la muerte- los investigadores vuelven a observar de cerca a los bacteriófagos.

Y científicos del Instituto Pasteur, Inserm, AP-HP y la Universidad Paris Cité han desarrollado una nueva herramienta capaz de elegir el mejor cóctel de bacteriófagos para un paciente determinado. Este modelo, basado en IA, fue presentado en detalle en la revista Microbiología de la naturaleza desde el 31 de octubre de 2024.

Resistencia a los antibióticos: una base de datos para identificar los fagos más eficaces contra E.coli

Para mejorar la eficacia de la terapia con fagos, el equipo de investigadores franceses comenzó estudiando más de cerca las interacciones entre bacterias y fagos para descubrir si era posible predecir la eficacia de un bacteriófago en una cepa bacteriana. Así crearon una base de datos con 403 cepas de la bacteria Escherichia coli y 96 bacteriófagos. “Pusimos en contacto los fagos con las bacterias en cultivo y observamos qué bacterias murieron. Estudiamos 350.000 interacciones y logramos identificar, a nivel del genoma de la bacteria, las características que podían predecir la eficacia de los fagos”.explicó en un comunicado de prensa Aude Bernheim, autora principal del estudio y jefa del laboratorio de Diversidad Molecular de Microbios del Instituto Pasteur.

“Al contrario de lo que se pensaba inicialmente, son los receptores de la superficie de las bacterias y no sus mecanismos de defensa los que determinan principalmente la capacidad de los bacteriófagos para poder infectar bacterias o no, y los que predicen su eficacia”continuó su coautor, Florian Tesson.

Fago/bacteria: un cóctel a medida con IA eficaz en más del 80%

Tras este primer paso, los científicos utilizaron la información recopilada para desarrollar un programa de inteligencia artificial cuyo objetivo es evaluar qué virus es más eficaz contra una determinada bacteria E. coli. Para determinarlo, la IA se basa en el análisis del genoma de los patógenos y, más concretamente, de las regiones implicadas en la codificación de los receptores de membrana de las bacterias. Estos últimos son, de hecho, las “puertas de entrada” de los fagos.

Durante las pruebas, el modelo desarrollado pudo predecir correctamente la eficacia de los bacteriófagos contra la bacteria E. coli en la base de datos en el 85% de los casos. “Este es un resultado que supera nuestras expectativas”confió Aude Bernheim.

Luego las pruebas continuaron con una nueva colección de cepas bacterianas de E. coli responsable de la neumonía. La IA seleccionó, para cada uno de ellos, un “cóctel” hecho a medida de tres bacteriófagos. Estos últimos lograron destruir las bacterias objetivo en el 90% de los casos.

Para los investigadores, estos resultados muy prometedores demuestran que su herramienta “fácilmente utilizado en laboratorios de biología hospitalarios” abre “El camino en los próximos años hacia una selección personalizada y rápida de tratamientos con bacteriófagos en caso de diagnóstico de infección bacteriana por Escherichia coli altamente resistente a los antibióticos”. Así, esta IA podría ayudar a reducir los riesgos de resistencia a los antibióticos y sus 35.000 muertes anuales en Europa.

“Todavía tenemos que probar cómo se comportan los fagos en diferentes entornos, pero la prueba de concepto ya está hecha. Esperamos poder extenderla a otras bacterias patógenas, porque nuestra IA ha sido diseñada para adaptarse fácilmente a otros casos. ofrecer tratamientos personalizados de fagoterapia en el futuro”sin embargo, aclaró el investigador.