Un dels problemes sanitaris més greus és la manca d’antibiòtics efectius contra moltes infeccions bacterianes. Es calcula que al voltant de 10 milions de persones moren al món a causa d’infeccions bacterianes no tractables. No és que no tinguem antibiòtics, tenim una bona col·lecció de compostos —inicialment, naturals i, posteriorment, obtinguts sintèticament— que quan van ser purificats o dissenyats eren molt actius contra una gran varietat de bacteris, però el seu ús excessiu ha causat la selecció de soques bacterianes molt resistents. La majoria d’antibiòtics van dirigits contra la paret bacteriana (una mena de muralla protectora exterior dels bacteris Gram+) o contra el metabolisme de la producció de proteïnes dels bacteris. Moltes empreses farmacèutiques han desistit de cercar nous compostos antibiòtics perquè la tasca és cada cop més feixuga, per a un èxit molt limitat en el temps. Tanmateix, hi ha aproximacions totalment innovadores i creatives fora de l’esquema habitual d’identificació de nous productes amb activitat antibacteriana.
Un grup de recerca dels Estats Units, liderat per un investigador gallec, César de la Fuente, proposa una visió totalment trencadora per a la cerca de nous compostos amb activitat antibiòtica. La seva hipòtesi és que, a part del sistema immunitari, hi ha moltes molècules proteiques dins del nostre cos amb potencial antibiòtic, ja que moltes d’aquestes proteïnes circulen en sang, o exerceixen la seva funció fora de la cèl·lula, en un medi que pot estar infectat amb bacteris, i que han pogut ser seleccionades per exercir un efecte protector sobre l’organisme, actuant com una defensa antibiòtica contra certs elements bacterians, per exemple, trencant o desestabilitzant la seva membrana plasmàtica. Aquesta acció antibacteriana estaria exercida per algun domini peptídic (una part petita de la proteïna petita, de només 8 a 50 aminoàcids), immers dins de la proteïna gran, i hauria estat seleccionada durant milions d’anys per fer bé aquesta funció. Si fem un símil senzill, vindria a ser com una persona que porta una arma de foc o un punyal com a eina de defensa (encara que la tasca de la persona pugui ser des de conductor de diligències, un pagès o un enginyer). La feina principal de la proteïna és una de determinada, diferent de la d’aquest petit pèptid de defensa, que es troba críptic, com “amagat”. La qüestió és com “identificar” aquests possibles pèptids antibiòtics que estan amagats.
Potser en un futur no gaire llunyà, prendrem una píndola amb un pèptid desextingit del tiranosaure per tractar la migranya, o un xarop amb un component actiu desextingit de neandertal per tractar l’osteoporosi
Amb aquesta idea tan innovadora, aquest grup de recerca va desenvolupar un algorisme informàtic d’intel·ligència artificial d’aprenentatge profund (machine learning) que han entrenat per detectar nous antibiòtics usant exclusivament les propietats fisicoquímiques dels pèptids. D’aquesta manera van detectar més de 2.600 pèptids “encriptats” dins del proteoma humà (el conjunt de proteïnes que el nostre DNA codifica) que tenen la capacitat de matar bacteris que causen infeccions, trencant la membrana bacteriana, i fins i tot, poden modular els bacteris comensals del nostre intestí i la nostra pell. No tots aquests pèptids són millors que els antibiòtics que ja tenim, cal destriar els millors, però ja ens dona una idea del potencial d’aquesta aproximació. Evidentment, els investigadors no s’han detingut en aquest punt, i s’han atrevit a fer un pas més enllà. Si dins del proteoma dels humans actuals trobem tots aquests potencials “antibiòtics”, potser si escrutem i analitzem el paleoproteoma d’humans extints, com ara els neandertals i els denisovans, també en trobarem de nous, ja que les seves proteïnes són en alguns casos diferents de les nostres i també feien front a infeccions bacterianes diferents. Dit i fet, una nova versió de l’algorisme d’intel·ligència artificial s’ha usat per analitzar les proteïnes codificades pel genoma d’aquests homínids propers a nosaltres, per tal de trobar nous pèptids amb capacitat antibiòtica, i ressuscitar-los. Mireu la figura que resumeix aquest treball, tot just acabat de publicar.
Tant els pèptids antibiòtics encriptats arcaics (AEP) com els moderns (MEP) han sigut seleccionats i triats, de manera que els que semblaven millors s’han comprovat sobre infeccions bacterianes a la pell i al múscul de la cuixa en models de ratolí, demostrant una eficàcia similar a la de coneguts antibiòtics actuals, amb una citotoxicitat baixa per al ratolí i, de moment, amb poca capacitat de generar bacteris resistents.
Ara bé, com que les tècniques de seqüenciació massiva han permès seqüenciar moltíssimes espècies, tant de les que estan actualment vives com extintes, existeixen un munt de dades genòmiques per estudiar. Així que en un nou article (que encara no està publicat a cap revista, sinó que només està dipositat i és accessible), una millora de l’algorisme d’aprenentatge profund, ara anomenat APEX (de l’anglès Antibiotic Peptide Des-extinction, o desextinció de pèptids amb activitat antibiòtica), ha analitzat aquest “extintoma” (el proteoma de tots els animals extingits, identificant aproximadament 37.000 pèptids diferents, els quals han sigut seleccionats, desextingits i comprovats, primer sobre cultius cel·lulars i, finalment, s’ha estudiat l’efectivitat de set d’ells per controlar les infeccions en ratolins. Aquests pèptids-antibiòtics tenen noms derivats dels organismes extints dels quals s’han obtingut i ressuscitat, com ara hydrodamina-1 (de la vaca marina extinta Hydradamalis gigas), la mylodonina-2 (del peresós gegant Myodon darwinii) o la mammuthsina-2 (del mamut, Mammuthus primigenius).
I evidentment, això és només l’inici, ja que també es pot entrenar algorismes per trobar pèptids que tinguin efectivitat contra altres malalties que ens afecten, que no són infeccioses. Qui sap? Potser en un futur no gaire llunyà, prendrem una píndola amb un pèptid desextingit del tiranosaure per tractar la migranya, o un xarop amb un component actiu desextingit de neandertal per tractar l’osteoporosi, o la tuberculosi. Inspirant-se en el passat per trobar els medicaments del futur.