Por primera vez, un fármaco diseñado con IA se encuentra en la segunda fase de ensayos clínicos. Recientemente, el equipo detrás del fármaco publicó un artículo que describe cómo lo desarrollaron tan rápido.

Realizado por Medicina Insilico, una empresa de biotecnología con sede en Nueva York y Hong Kong, el fármaco candidato se dirige a la fibrosis pulmonar idiopática, una enfermedad mortal que hace que los pulmones se endurezcan y cicatricen con el tiempo. El daño es irreversible, lo que hace cada vez más difícil respirar. La enfermedad no tiene desencadenantes conocidos. Los científicos han luchado por encontrar proteínas o moléculas que puedan estar detrás de la enfermedad como posibles objetivos de tratamiento.

Para los químicos medicinales, desarrollar una cura para la enfermedad es una pesadilla. Para el Dr. Alex Zhavoronkov, fundador y director ejecutivo de Insilico Medicine, el desafío representa una posible prueba de concepto que podría transformar el proceso de descubrimiento de fármacos utilizando la IA y brindar esperanza a millones de personas que luchan contra esta enfermedad mortal.

El fármaco, denominado ISM018_055, tenía IA durante todo su proceso de desarrollo. Con Farma.AI, la plataforma de diseño de fármacos de la empresa, el equipo utilizó múltiples métodos de inteligencia artificial para encontrar un objetivo potencial para la enfermedad y luego generó candidatos a fármacos prometedores.

ISM018_055 destacó por su capacidad para reducir la cicatrización en células y en modelos animales. El año pasado, el fármaco completó un ensayo clínico de Fase I en 126 voluntarios sanos en Nueva Zelanda y China para probar su seguridad y pasó con gran éxito. El equipo tiene ahora describió toda su plataforma y publicó sus datos en Nature Biotechnology.

El cronograma para el descubrimiento de fármacos, desde la búsqueda de un objetivo hasta la finalización de los ensayos clínicos de Fase I, es alrededor de siete años. Con IA, Insilico completó estos pasos en aproximadamente la mitad de ese tiempo.

"Desde el principio vi el potencial de utilizar la IA para acelerar y mejorar el proceso de descubrimiento de fármacos de principio a fin", dijo Zhavoronkov. Centro de Singularidad. Inicialmente, el concepto fue recibido con escepticismo por parte de la comunidad de descubrimiento de fármacos. Con ISM018_055, el equipo está poniendo su plataforma de IA "a la prueba definitiva: descubrir un objetivo novedoso, diseñar una nueva molécula desde cero para inhibir ese objetivo, probarlo y llevarlo a ensayos clínicos con pacientes".

El medicamento diseñado por IA tiene montañas que escalar antes de llegar a las farmacias. Por ahora, sólo se ha demostrado que es seguro en voluntarios sanos. La empresa lanzó Ensayos clínicos de fase II el verano pasado, que investigará más a fondo la seguridad del fármaco y comenzará a probar su eficacia en personas con la enfermedad.

"Muchas empresas están trabajando en IA para mejorar diferentes pasos en el descubrimiento de fármacos". dijo El Dr. Michael Levitt, premio Nobel de Química, que no participó en el trabajo. "Insilico... no sólo identificó un nuevo objetivo, sino que también aceleró todo el proceso inicial de descubrimiento de fármacos y validó con bastante éxito sus métodos de IA".

El trabajo es muy "emocionante para mí", dijo.

El juego largo

Las primeras etapas del descubrimiento de fármacos son un poco como apuestas de alto riesgo.

Los científicos eligen un objetivo en el cuerpo que probablemente cause una enfermedad y luego diseñan minuciosamente sustancias químicas para interferir con el objetivo. Luego, los candidatos son examinados en busca de una gran cantidad de propiedades preferibles. Por ejemplo, ¿se puede absorber en forma de pastilla o con un inhalador en lugar de una inyección? ¿Puede el fármaco alcanzar el objetivo en niveles suficientemente altos como para bloquear las cicatrices? ¿Se puede descomponer y eliminar fácilmente por los riñones? En definitiva, ¿es seguro?

Todo el proceso de validación, desde el descubrimiento hasta la aprobación, puede llevar más de una década y miles de millones de dólares. La mayoría de las veces, la apuesta no da sus frutos. Apenas 90 por ciento de los fármacos candidatos inicialmente prometedores fracasan en los ensayos clínicos. Incluso hay más candidatos que no llegan tan lejos.

La primera etapa (encontrar el objetivo de un fármaco potencial) es esencial. Pero el proceso es especialmente difícil en el caso de enfermedades sin causa conocida o de problemas de salud complejos como el cáncer y los trastornos relacionados con la edad. Con la IA, Zhavoronkov se preguntó si sería posible acelerar el viaje. En la última década, el equipo creó varios “científicos de IA” para ayudar a sus colaboradores humanos.

El primero, PandaOmics, utiliza múltiples algoritmos para concentrarse en objetivos potenciales en grandes conjuntos de datos, por ejemplo, mapas genéticos o de proteínas y datos de ensayos clínicos. Para la fibrosis pulmonar idiopática, el equipo entrenó la herramienta con datos de muestras de tejido de pacientes con la enfermedad y agregó texto de un universo de publicaciones científicas en línea y subvenciones en el campo.

En otras palabras, PandaOmics Se comportó como un científico. "Leyó" y sintetizó el conocimiento existente como base e incorporó datos de ensayos clínicos para generar una lista de objetivos potenciales para la enfermedad con un enfoque en la novedad.

Una proteína llamada TNIK surgió como la mejor candidata. Aunque no se había relacionado previamente con la fibrosis pulmonar idiopática, TNIK había sido Un objetivo asociado con múltiples “características del envejecimiento”: la miríada de procesos genéticos y moleculares descompuestos que se acumulan a medida que envejecemos.

Con un objetivo potencial en la mano, otro motor de IA, llamado Química42, utilizó algoritmos generativos para encontrar sustancias químicas que pudieran adherirse al TNIK. Este tipo de IA genera respuestas de texto en programas populares como ChatGPT, pero también puede idear nuevos medicamentos.

"La IA generativa como tecnología existe desde 2020, pero ahora nos encontramos en un momento crucial de amplia conciencia comercial y logros revolucionarios", dijo Zhavoronkov.

Con el aporte experto de químicos medicinales humanos, el equipo finalmente encontró su fármaco candidato: ISM018_055. El fármaco resultó seguro y eficaz para reducir las cicatrices en los pulmones en modelos animales. Sorprendentemente, también protegió la piel y los riñones de la fibrosis, que suele aparecer durante el envejecimiento.

A finales de 2021, el equipo lanzó un ensayo clínico en Australia para probar la seguridad del fármaco. Pronto siguieron otros en Nueva Zelanda y China. Los resultados en voluntarios sanos fueron prometedores. El fármaco diseñado por IA fue fácilmente absorbido por los pulmones cuando se tomó en forma de pastilla y luego se descompuso y se eliminó del cuerpo sin efectos secundarios notables.

Es una prueba de concepto para el descubrimiento de fármacos basado en IA. "Podemos demostrar sin lugar a dudas que este método de búsqueda y desarrollo de nuevos tratamientos funciona", afirmó Zhavoronkov.

El primero de la clase

La droga diseñada por IA pasó a la siguiente etapa de ensayos clínicos, Fase II, tanto en EE.UU. como en China el verano pasado. El fármaco se está probando en personas con la enfermedad utilizando el estándar de oro de los ensayos clínicos: aleatorizados, doble ciego y con placebo.

"Mucha gente dice que están utilizando la IA para descubrir fármacos". dijo Dr. Alán Aspuru-Guzik de la Universidad de Toronto, que no participó en el nuevo estudio. “Este, hasta donde yo sé, es el primer fármaco generado por IA en ensayos clínicos en etapa II. Un verdadero hito para la comunidad y para Insilico”.

El éxito del fármaco todavía no es un hecho. Los candidatos a fármacos suelen fracasar durante los ensayos clínicos. Pero si tiene éxito, podría tener un alcance más amplio. La fibrosis ocurre fácilmente en múltiples órganos a medida que envejecemos, lo que eventualmente detiene las funciones normales de los órganos.

"Queríamos identificar un objetivo que estuviera altamente implicado tanto en la enfermedad como en el envejecimiento, y la fibrosis... es una característica importante del envejecimiento", dijo Zhavoronkov. La plataforma de IA encontró uno de los “objetivos de doble propósito relacionados con la antifibrosis y el envejecimiento” más prometedores, que no solo puede salvar vidas en personas con fibrosis pulmonar idiopática, sino que también puede retrasar el envejecimiento de todos nosotros.

Para el Dr. Christoph Kuppe de la RWTH Aachen, que no participó en el trabajo, el estudio es un "hito" que podría remodelar la trayectoria del descubrimiento de fármacos.

Con ISM018_055 actualmente en fase de ensayos de fase II, Zhavoronkov imagina un futuro en el que la IA y los científicos colaboran para acelerar nuevos tratamientos. "Esperamos que este [trabajo] genere más confianza y más asociaciones, y sirva para convencer a los escépticos restantes sobre el valor del descubrimiento de fármacos impulsado por la IA", dijo.

Crédito de la imagen: Insilico

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• Fuente: https://singularityhub.com/2024/03/18/an-ai-designed-drug-is-moving-toward-approval-at-an-impressive-clip/