"En un futuro se podrá diseñar en tiempo récord un antibiótico para un paciente concreto"

Las bacterias resistentes a antibióticos son una de las amenazas más graves a la salud mundial. Algunos expertos la han denominado “la pandemia silenciosa”, ya que son las causantes de un millón de muertes al año, una cifra que podría llegar a los 10 millones en 2050, según calcula la OMS.

El investigador César de la Fuente Núñez (A Coruña, 1986) es uno de los referentes mundiales en la lucha contra este grave problema mundial de la mano de la inteligencia artificial (IA). El catedrático en la Universidad de Pensilvania (EEUU) lidera en Filadelfia el Machine Biology Group, un laboratorio especializado en la creación de antibióticos con ordenadores a partir de moléculas que existen en la naturaleza, para que puedan atacar a bacterias cada vez más resistentes.

El científico español, que ha compartido parte de sus hallazgos este martes en el foro Ideas con Valor de El Confidencial, ha enfocado su trabajo a la intersección entre la biología sintética, la microbiología y la IA, con aplicaciones innovadoras en biomedicina. El equipo del gallego ha identificado cientos de miles de moléculas antimicrobianas nuevas en el microbioma humano, así como antibióticos en organismos antiguos mediante enfoques de "desextinción molecular".

Su trabajo va más allá de la búsqueda de nuevos antibióticos, también promueve avances en la medicina de precisión y plantea un futuro en el que esta nueva tecnología desempeñe un papel central en la creación de terapias más efectivas y sostenibles.

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Fran Sánchez Becerril

PREGUNTA. Tu trabajo combina biología, inteligencia artificial y computación. ¿Cómo se integran todas estas disciplinas?

RESPUESTA. Mi objetivo siempre ha sido crear un equipo diverso, con personas de todo el mundo que piensan de manera diferente. En mi laboratorio fomentamos un ambiente transdisciplinar, con expertos en ingeniería computacional, inteligencia artificial, química, física, biología sintética, microbiología y más. Intento poner en el mismo lugar físico a gente que piensa de manera muy diferente y eso nos lleva siempre a soluciones mejores. Siempre intentamos explorar los problemas en la intersección entre varios campos, porque ahí es donde se esconden los descubrimientos más importantes que pueden cambiar el mundo.

Por ejemplo, es importante trabajar en esta intersección en campos diferentes como la biología, los antibióticos, la IA… e incluso otras disciplinas, como la mecánica cuántica, para abordar temas complejos de manera lateral. Hay que tener un pensamiento lateral y es clave trabajar en equipo y tener una visión interdisciplinaria para avanzar en la ciencia.

P. ¿Podrías explicarnos de manera sencilla que es esto de la “desextinción molecular” que abordas en tus investigaciones?

R. La desextinción molecular es un enfoque que busca analizar las moléculas que existieron a lo largo de la evolución para entender cómo han cambiado y cómo esos cambios han afectado su función biológica. Por ejemplo, algunas moléculas podían hacer una función antibiótica que protegían a mamuts u otros organismos extintos de infecciones podrían tener aplicaciones en la actualidad.

El proceso consiste en identificar cómo estas moléculas evolucionaron y qué funciones biológicas desempeñaban en su tiempo. Esto no solo nos ayuda a entender nuestro pasado molecular, sino que también puede ofrecer nuevas herramientas para afrontar problemas actuales, como el desarrollo de antibióticos o tratamientos para enfermedades. Si logramos recopilar suficientes datos sobre la evolución de estas moléculas, podríamos incluso predecir cómo cambiarán cuando se enfrenten a desafíos futuros, como pandemias o agentes patógenos emergentes. Estos son solo dos ejemplos, pero también puede ser en cáncer o enfermedades neurodegenerativas si las moléculas tienen funciones biológicas asociadas a ellas.

P. ¿En qué consiste el diseño de antibióticos mediante inteligencia artificial?

R. El diseño de antibióticos mediante inteligencia artificial busca aprovechar el poder de los ordenadores para descubrir compuestos nuevos de manera mucho más eficiente. Tradicionalmente, la búsqueda de antibióticos se basaba en un método de prueba y error, que requería recorrer físicamente la naturaleza para identificar nuevos antibióticos. Este proceso podía tardar años. Ahora, gracias a la IA, podemos analizar bases de datos biológicas masivas que contienen información genética y molecular acumulada durante décadas.

La biología puede considerarse como un gran código compuesto por letras que representan el ADN, ARN y proteínas. Nosotros desarrollamos algoritmos que exploran estos datos a nivel digital para identificar posibles moléculas con propiedades antibióticas. De esta manera, hemos logrado reducir años de trabajo a unas pocas horas, descubriendo cientos de miles de posibles antibióticos en el ordenador.

Lo más emocionante es que esta tecnología no solo acelera el descubrimiento, sino que también tiene el potencial de abaratar enormemente el coste de desarrollo. Aunque estamos en una etapa preclínica, esta revolución tecnológica está marcando un antes y un después en la manera de enfrentar la resistencia bacteriana, uno de los mayores desafíos de la medicina moderna.

"Hemos logrado reducir años de trabajo a unas pocas horas, descubriendo cientos de miles de posibles antibióticos en el ordenador"

P. De hecho, comentabas en la charla que crear un nuevo antibiótico puede ser tan costoso como enviar un cohete a la Luna. ¿Por qué la inteligencia artificial puede ayudar reducir considerablemente el coste de este proceso?

R. Sobre todo por la capacidad de descubrir. El proceso de descubrir nuevos antibióticos, en el que normalmente se tarda unos seis años, es muy caro. Pero ahora, con el ordenador en cuestión de horas podemos descubrir cientos de miles de antibióticos. Entonces esa aceleración ha disminuido el coste de manera dramática en la fase preclínica.

En la fase clínica la IA todavía no ha tenido muchos éxitos, nos queda bastante por hacer ahí para poder predecir qué va a pasar con una molécula en fase 1 o fase 2, lo que sería como predecir cómo un compuesto va a actuar en el cuerpo humano, que es un sistema muy complejo, pero todavía nos queda recorrido para eso.

P. Más allá de los antibióticos, ¿esta tecnología también permitirá desarrollar nuevos medicamentos en general?

R. También servirá. Pero por el momento los logros más emocionantes hasta la fecha han sido en el ámbito de los antibióticos y nosotros tenemos suerte de estar al frente de estas investigaciones.

El sueño que tenemos es que algún día uno de estos compuestos que hemos descubierto puedan ayudar a la gente.

P. Vamos, que lo más cercano que tenemos será la aplicación contra las superbacterias…

R. Según datos recientes, las superbacterias se asocian con casi cinco millones de muertes al año, y para 2050 se proyecta que esa cifra aumentará a 10 millones. Esto equivale a una muerte cada tres segundos.

Los antibióticos son fundamentales para la medicina moderna. Muchas intervenciones médicas no serían posibles sin ellos, como cirugías, trasplantes de órganos o tratamientos de quimioterapia, pacientes inmunodeprimidos… dependen de su eficacia. Pero a pesar de ello, muchas personas mueren porque los antibióticos no hacen su efecto, porque hay bacterias que han desarrollado resistencia a casi todos los antibióticos disponibles.

Esto nos obliga a pensar fuera de lo convencional y buscar maneras de acelerar la innovación en este campo.

P. En cuanto a la aplicación clínica real, ¿cómo ves tu campo en las próximas décadas?

R. Nuestro sueño es que podamos llegar a la aplicación médica. El objetivo final de nuestra investigación es llevar los antibióticos que hemos descubierto a ensayos clínicos y, eventualmente, a la práctica médica. Actualmente, nos encontramos en la fase preclínica, y sabemos que el camino hacia la aplicación clínica es largo y complejo.

Ojalá alguna de estas moléculas pueda pasar todos filtros para que un médico pueda recetar los antibióticos que hemos descubierto en el cuerpo humano, en el mamut o los neandertales para que puedan salvar vidas.

P. ¿Te atreves a dar fechas?

R. Realmente no lo sabemos. En el punto que estamos ahora, si todo sale bien, en unos diez años podría llegar a implementarse en humanos.

P. La IA también servirá para diseñar medicamentos más certeros…

R. En la medicina personalizada la IA puede tener un papel muy importante para diseñar fármacos que solo maten a la bacteria mala, no maten a las bacterias buenas, no tengan toxicidad de ningún tipo... Entonces, yo creo que la IA puede ser una herramienta fundamental para poder convertir en realidad la promesa de la medicina personalizada.

"La IA puede ser una herramienta fundamental para poder convertir en realidad la promesa de la medicina personalizada"

P. ¿Se llegarán a producir antibióticos concretos para una persona en algún momento?

R. Yo creo que sí será posible en un futuro. Soñando un poco podría haber un ordenador que descubra el antibiótico exacto, haya un sistema como Amazon que los produzca en tiempo récord y luego se lo lleve la persona al hospital o la casa. Podría haber antibióticos diseñados teniendo en mente la idiosincrasia de esa persona en particular. En un futuro, soñando, conceptualmente puede ser posible. Obviamente, tiene que haber avances tecnológicos para que eso ocurra, pero el rol del científico es intentar convertir algo que parece ciencia ficción hoy en algo que sea en que sea real en un futuro.

Todos los grandes avances científicos parecen ciencia ficción. Entonces por qué no soñar con un futuro donde al paciente que tenga una infección se le pueda descubrir un antibiótico en tiempo récord, sintetizarlo, crearlo y luego enviárselo.

P. Tanto en esta entrevista como en la ponencia hablas sobre los descubrimientos en mamuts y neandertales, ¿crees que en el futuro podríamos tener antibióticos que nos salven la vida diseñados gracias a las moléculas que se descubrieron en estos organismos extintos?

R. Ojalá que sí. Creo que hay muchísimo que podemos aprender del pasado y de la biología de organismos extintos. Este tipo de investigación nos abre una ventana hacia lo que es posible. Si somos capaces de recuperar moléculas que se perdieron a lo largo de la evolución y darles un uso nuevo, adaptado a los problemas actuales como la resistencia a los antibióticos, sería algo increíble. Sobre todo si es una molécula que se perdió a lo largo de la evolución y ahora le podemos dar un uso moderno que nos pueda ayudar a solventar un problema muy grande a nivel global.

P. Más allá de antibióticos, comentaba que esta tecnología también servirá para el tratamiento de otras enfermedades, ¿en qué más cuestiones estáis trabajando?

R. Tenemos colaboraciones donde estamos trabajando en el ámbito del cáncer, la inmunología, llevar fármacos al lugar donde tienen que ir más eficientemente… Estamos empezando a expandir el abanico de aplicaciones de la tecnología que ya hemos desarrollado. Al final es IA con experimento y tiene mucho potencial en muchos ámbitos.

P. ¿En neurociencia estáis trabajando?

R. En neurociencia estamos diseñando moléculas pequeñas, que se llaman péptidos, pequeñas proteínas que tienen capacidad para modificar el comportamiento o cómo nos sentimos en situaciones concretas. Lo que hemos hecho ha sido el diseño de esas moléculas y cambiarlas para hacerlas más efectivas para una aplicación concreta. Pero todavía estamos en fases iniciales de eso.

P. ¿Será aplicable para temas neurodegenerativos o de salud mental?

R. Tenemos un abanico de cientos, cada una con funciones específicas y distintas. Un ejemplo es la oxitocina, una molécula que juega un papel clave en reforzar el vínculo emocional entre una madre y su hijo. También estamos trabajando con otras moléculas que tienen efectos antiansiedad o que podrían ser utilizadas para aumentar la felicidad y el bienestar.

Estas no son ideas abstractas, son moléculas reales que producimos como parte de nuestro sistema nervioso. Constituyen un complejo entramado químico que influye en cómo nos sentimos, cómo actuamos y cómo afrontamos las experiencias del día a día.

Cada vez interesa más este campo, y hemos empezado a profundizar en cómo podemos abordar estos temas de manera más directa.

P. Llevas varias décadas investigando fuera de nuestro país, ¿te ves volviendo a España?

R. Llevo casi la mitad de mi vida fuera de España… No lo sé, realmente. En el futuro, las circunstancias pueden cambiar, y nunca se sabe lo que puede pasar. Actualmente, estoy en Estados Unidos, donde tengo la oportunidad de trabajar al máximo nivel, casi como si estuviera "jugando en la Champions".

Sin embargo, confío mucho en España, especialmente como fuente de científicos y científicas de primer nivel. Lo que hace falta es que la inversión en ciencia, investigación e innovación no dependa de partidos políticos, eso es lo que está dañando al país. Creo que tanto la derecha, como la izquierda, como el centro, pueden llegar a un consenso sobre lo fundamental que es la ciencia para el futuro. La ciencia puede ser un motor para movilizar a un país y llevarlo al siguiente nivel de innovación.

Lo que necesitamos es ese consenso a nivel social y político: ponernos todos de acuerdo y decidir invertir en ciencia a largo plazo, más allá de las agendas políticas de corto plazo. Si logramos esto, España podría estar a la vanguardia de la ciencia a nivel mundial. ¿Por qué no?

P. Esta es una reivindicación que los científicos lleváis años haciendo, pero realmente no parece que llegue a ningún puerto, ¿ves factible este consenso?

R. Creo que lo que realmente falta es liderazgo. Necesitamos un líder, o quizás un par de líderes, que puedan presentar este tema de manera seria y que sean capaces de transmitir el mensaje tanto a la sociedad como a nivel político. Una vez que se logre ese consenso, no debería haber más excusas para implementar las acciones necesarias. Pero no es algo fácil; nadie ha logrado hacerlo a la escala que necesitamos. Aunque ha habido muchos avances en las últimas décadas, aún no estamos en el punto en el que deberíamos estar.

Creo que es fundamental retener el talento de aquellos que desean quedarse en España para hacer ciencia. También es crucial atraer talento internacional, de todo el mundo. Si pudiéramos atraer a los mejores científicos a nuestras instituciones y centros de investigación, sería un sueño hecho realidad.

P. Más allá de las reivindicaciones nacionales, teniendo en cuenta la cantidad de centros de EEUU que están llenos de europeos, ¿deberíamos elevar estas reivindicaciones a la UE y centrarnos más en generar centros de investigación europeos ya sea en Coruña o Burdeos?

R. Estoy de acuerdo. A largo plazo, lo que estamos viendo es un desperdicio económico y de talento con esta fuga de cerebros. No me parece mala idea lo que propones sobre reivindicar la creación de centros de investigación de alto nivel a nivel europeo. Europa tiene la capacidad económica para hacerlo, y si se invierte en la creación de estos centros top, podríamos atraer talento de todo el mundo. Para que esto funcione, es necesario realizar inversiones de verdad, por ejemplo, un instituto de investigación de primer nivel requiere un presupuesto anual de unos 10 a 15 millones de euros. Pero, claro, si esa inversión se hace y se tiene el liderazgo necesario para llevar a cabo la visión que sea, se puede lograr. He visto que en lugares como Estados Unidos ya se están haciendo estas inversiones. Hay sitios en California, por ejemplo, que han comenzado con una inversión de 650 millones de dólares, y ya han contratado a un gran número de investigadores destacados...

P. Estas inversiones, ¿son privadas o públicas?

R. En este caso es privada.

P. ¿Quizás deberíamos plantear que una gran inversión también pueda llegar de inversores privados? Por ejemplo, que una persona con mucho dinero diga “pues en Arteixo vamos a montar un centro de investigación contra el cáncer”...

R. Pues, ¿por qué no? Hay gente con muchísimo dinero en España y en Europa, aquí hay billonarios. Puede ser interesante para darles incentivos para que donen el dinero para ese tipo de cosas.