Encuentran más de 10 moléculas “poderosas” frente a infecciones resistentes

Mediante herramientas bioinformáticas e inteligencia artificial se identificó esta decena de péptidos (moléculas con aminoácidos) antimicrobianos que tendrían propiedades antibacterianas, antivirales e incluso antitumorales, y cuyo hallazgo es un primer paso para hacer pruebas en laboratorio y elaborar nuevos fármacos y tratamientos.

La resistencia a los medicamentos actuales va mucho más allá de las bacterias y los antibióticos. Algunos microorganismos como hongos, parásitos y virus también son una preocupación mundial por su resistencia.

Según la Organización Panamericana de la Salud, cada año 480.000 personas presentan tuberculosis multirresistente, y la farmacorresistencia empieza a complicar los tratamientos contra el VIH y la malaria.

Por esto es crucial buscar alternativas como las relacionadas con los péptidos antimicrobianos, pequeñas moléculas que forman parte de la primera línea de defensa del sistema inmunitario de diversos organismos, y en los que se encontrarían propiedades antivirales, antifúngicas y antitumorales, entre otras.

“La bioinformática y la inteligencia artificial han sido importantes para logar avances como este, pues facilitan y abaratan procesos en campos como la biología molecular”, señala Jairo Alexander Morillo Garcés, magíster en Ciencias - Biotecnología de la UNAL Sede Medellín.

Así pues, con su tesis, dirigida por el profesor Sergio Orduz Peralta, adscrito a la Facultad de Ciencias de la misma Sede, el investigador seleccionó, analizó y modificó informáticamente (in silico) una serie de péptidos, tomados no solo de bacterias, como suele hacerse, sino también de virus y hongos.

“Trabajamos con herramientas del grupo de investigación en Biología Funcional de la UNAL Sede Medellín, entre ellas PepMultiFinder 2.0, AmpClass 1.0 y Type-Peptide, pues nos permiten buscar en las bases de datos mundiales de péptidos, proteger la propiedad intelectual y definir los criterios según nuestro interés. Así seleccionamos 741.791 péptidos entre millones”, añade el magíster.

Búsqueda y hallazgo de los péptidos

Los criterios de búsqueda se basan en los “ladrillos” o aminoácidos que “dan forma” a los péptidos, es decir que lo constituyen y le confieren propiedades fisicoquímicas como la hidrofobicidad o capacidad de repeler el agua (que para este caso fue del 40 al 60 %), la longitud (entre 14 y 16 aminoácidos) o la carga (de +2 a +6).

“Teniendo esto claro, filtramos en diferentes bases de datos, apoyados por inteligencia artificial. Para este caso, por ejemplo, de esos 741.791 péptidos seleccionamos los 10 más prometedores, con una probabilidad igual o superior al 98 % de ser antimicrobianos”, agrega.

Así mismo, mediante revisiones informáticas y según las combinaciones de aminoácidos, el investigador pudo determinar que estos péptidos se podrían utilizar frente a especies microbianas de preocupación como Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae y Staphylococcus aureus, causantes de infecciones gastrointestinales, urinarias y respiratorias potencialmente graves o mortales por tener un tratamiento desafiante.

Modificarlos para hacerlos más “poderosos”

En vista de que los péptidos pueden ser sensibles a las condiciones ambientales o potencialmente tóxicos para los humanos (generando alergias, por ejemplo), se deben modificar o, lo que es igual, se deben desarrollar “análogos sintéticos”, es decir nuevos péptidos con base en los originales, pero mejorados, los que finalmente se utilizarían en nuevos fármacos.

“Aun con bioinformática, es decir, todavía a través del computador, sometimos esos 10 péptidos originales a varios cambios para mejorar y optimizar sus propiedades. Así obtuvimos 20 péptidos en total, 10 originales y 10 modificados, de los cuales 3 presentaron facultades antimicrobianas, antivirales y anticancerígenas al mismo tiempo, un hallazgo muy particular y prometedor para la ciencia”, continúa el magíster.

Estos análisis se llevaron a cabo mediante bioinformática, ahorrando tiempo y costos que suelen ser elevados en el diseño de nuevos tratamientos. Ahora, los pasos a futuro implican hacer pruebas en laboratorio (in vitro) y el mundo real (in vivo).

“Si estos péptidos son realmente exitosos, con ellos se pueden elaborar fármacos como los antibióticos, pero con la particularidad de que serían soluciones totalmente ‘nuevas’, con las que sería imposible que microorganismos como las bacterias hayan tenido contacto antes, de ahí su efectividad”, finaliza.