La fusión de la inteligencia artificial (IA) con la multiómica, un estudio integral que abarca la genómica, la transcriptómica, la proteómica, la metabolómica y otros campos relacionados, anuncia una era de descubrimiento de fármacos más rápido y eficiente. La IA ha revolucionado varios sectores, pero su potencial para revolucionar el proceso de descubrimiento de fármacos, tradicionalmente una tarea compleja, lenta y costosa, está atrayendo una atención significativa. La integración de la IA con enfoques multiómicos está mejorando el poder predictivo de los algoritmos de descubrimiento de fármacos, minimizando los riesgos y acelerando el viaje desde el banco hasta la cabecera.

Comprender el panorama de las multiómicas

El auge de los estudios multiómicos se ha visto estimulado por la llegada de tecnologías de secuenciación de alto rendimiento y herramientas bioinformáticas avanzadas. Este enfoque permite una exploración integral de los sistemas biológicos mediante la investigación de las relaciones dinámicas entre diversas entidades moleculares, incluidos los genes, los ARN, las proteínas y los metabolitos, y, por lo tanto, la comprensión de los mecanismos de la enfermedad a nivel molecular. Sin embargo, el gran volumen y la complejidad de los datos generados plantean un desafío importante. Aquí es donde interviene la IA, transformando conjuntos de datos masivos en información útil y significativa.

Desafíos del descubrimiento de fármacos

Los métodos tradicionales de descubrimiento de fármacos a menudo se quedan cortos cuando se enfrentan a los desafíos que presentan las enfermedades complejas. Los medicamentos de un solo objetivo, que se enfocan en modular la actividad de una proteína o gen específico, pueden no ser efectivos en el tratamiento de enfermedades que involucran múltiples vías y actores moleculares. Por lo tanto, abordar enfermedades complejas, como el cáncer, las enfermedades autoinmunes y los trastornos neurológicos, que generalmente se caracterizan por causas multifactoriales y un alto grado de heterogeneidad, es un gran desafío. Además, el alto grado de variabilidad en las manifestaciones de la enfermedad dificulta la predicción de las respuestas de los pacientes a estas terapias.

Aprovechar el poder de la IA

El aprendizaje automático (ML), un subconjunto de la IA, es particularmente hábil para reconocer patrones dentro de grandes conjuntos de datos, un activo invaluable en el campo de las multiómicas. Los algoritmos de aprendizaje profundo se pueden entrenar para descubrir correlaciones entre múltiples capas biológicas, como genotipos y fenotipos, y cómo interactúan para crear estados de enfermedad. Los modelos basados ​​en IA pueden usar estas correlaciones para predecir el objetivo de un fármaco y cómo un compuesto farmacológico determinado afectaría un sistema biológico específico, pronosticando la eficacia del fármaco y los posibles efectos secundarios.

Además, la IA puede mejorar sustancialmente el poder de la medicina de precisión. Al aprender de los datos multiómicos, la IA puede ayudar a diseñar regímenes terapéuticos específicos para el paciente, abordando los factores genéticos y metabólicos subyacentes de la enfermedad en lugar de solo los síntomas.

La multiómica y la IA están comenzando a mostrar un inmenso potencial en la lucha contra enfermedades complejas como el cáncer. Mediante el uso de IA para interpretar datos multiómicos, los investigadores pueden obtener una comprensión más profunda de la naturaleza multifacética de varios tipos de cáncer y diseñar tratamientos más específicos y efectivos.

Empresas que utilizan IA en modelos multiómicos

1. Genómica marginal

Verge Genomics es una empresa de biotecnología de vanguardia que emplea inteligencia artificial y datos humanos para ser pionera en el descubrimiento de fármacos. La firma se dedica a abordar enfermedades complejas que actualmente tienen un alto nivel de necesidades insatisfechas, como la ELA y la enfermedad de Parkinson. La innovación de Verge se centra en su plataforma CONVERGE™ impulsada por IA, que aprovecha vastos conjuntos de datos multiómicos de tejidos de enfermedades de pacientes. 

Recientemente, Verge anunció un hito importante: la finalización exitosa de un ensayo clínico de fase 1 para VRG50635, un prometedor tratamiento inhibidor de PIKfyve para la ELA. Este es uno de los primeros medicamentos descubiertos y desarrollados completamente a través de una plataforma habilitada para IA, incluida la identificación de objetivos. Los resultados del ensayo indicaron un perfil favorable de seguridad, tolerabilidad y farmacocinética.

Verge Genomics, fundada en 2015, ahora representa $ 134.1 millones de inversiones, con la última ronda B recaudada en 2021. 

2. Salud multiómica

Multiomic Health, una empresa con sede en Londres, se centra en la medicina de precisión para las afecciones relacionadas con el síndrome metabólico, incluidas las enfermedades cardiovasculares, la diabetes tipo 2, la enfermedad renal crónica y la enfermedad del hígado graso no alcohólico. La compañía implementa modelos de biología de sistemas computacionales y análisis predictivos habilitados por IA en datos de pacientes para identificar endotipos únicos y descubrir nuevos objetivos farmacológicos.

Salud multiómica recientemente levantado 5 millones de libras esterlinas (6.2 millones de dólares estadounidenses) en una ronda de financiación inicial dirigida por Hoxton Ventures con contribuciones de Ada Ventures, MMC Ventures y Verve Ventures, que ascienden a 8.8 millones de dólares en financiación total. Los fondos se utilizarán para validar la plataforma MOHSAIC® patentada de la empresa, que combina técnicas de inteligencia artificial, simulaciones de biología de sistemas y experimentos de laboratorio húmedo en el campo de la enfermedad renal diabética.

La prevalencia mundial de las afecciones relacionadas con el síndrome metabólico, que afectan a uno de cada tres adultos, representó casi $2 billones en gastos de atención médica en 2019, con proyecciones que superan los $5.5 billones para 2040. El enfoque de Multiomic Health, si tiene éxito, podría desbloquear una parte significativa de este vasto mercado. 

3. Metabolón

Metabolon, Inc., líder mundial en el campo de la metabolómica, ha anunciado la adquisición exitosa de $25 millones en financiamiento de capital adicional, elevando su monto total de financiamiento a $184.7 millones. La empresa prevé usar estos fondos para fines corporativos generales para acelerar sus actividades de comercialización y avanzar aún más en su hoja de ruta de investigación y desarrollo.

El área principal de especialización de la empresa radica en el desarrollo de soluciones metabolómicas diseñadas para facilitar la investigación, el diagnóstico, el desarrollo terapéutico y las aplicaciones de medicina de precisión. La metabolómica implica el estudio a gran escala de todas las moléculas pequeñas dentro de un sistema biológico, lo que proporciona una comprensión amplia de la salud de un individuo más allá de su variación genética.

La tecnología de Metabolon mide miles de señales químicas discretas que forman vías biológicas en el cuerpo. Estas mediciones pueden revelar biomarcadores esenciales que permiten una mejor comprensión del mecanismo de acción, la farmacodinámica y el perfil de seguridad de un fármaco. Además, pueden brindar información sobre las respuestas individuales a la terapia. 

4. Vía científica

Via Scientific, una empresa de IA de Cambridge, ha lanzado Foundry, una plataforma aceleradora multiómica creada para acelerar los avances científicos. La plataforma, desarrollada en la Escuela de Medicina UMass Chan, automatiza el trabajo de datos complejos asociado con la investigación multiómica, simplificándolo para los científicos. Foundry presenta una canalización de arrastrar y soltar, datos reutilizables y análisis personalizables. Esta plataforma elimina la necesidad de codificación, liberando a los investigadores para que se centren en los conocimientos científicos y los avances terapéuticos. La empresa, fundada en 2022, se lanzó públicamente en febrero de 2023 después de un año en modo sigiloso. Via Scientific atiende a empresas biotecnológicas, farmacéuticas, institutos de investigación y universidades, y mejora continuamente las capacidades de IA de Foundry. Actualmente están expandiendo e invitando aplicaciones de ingenieros calificados, expertos en IA y bioinformáticos.

5. Tempus

Tempus es una empresa de tecnología, valorada en 10 millones de dólares, que encabeza el uso de la inteligencia artificial en el cuidado de la salud, particularmente en el ámbito de la medicina de precisión. Ha desarrollado un sistema operativo para hacer que los datos multimodales sean accesibles y útiles, proporcionando así soluciones de medicina de precisión habilitadas para IA a los médicos para una atención personalizada del paciente. Esta plataforma multimodal incorpora diversos tipos de datos, como genómica, transcriptómica e imagenología, para crear perfiles completos de pacientes. La amplia biblioteca de datos multimodales de Tempus es una de las más grandes del mundo y permite una comprensión holística de las poblaciones de pacientes.

Recientemente, Tempus ha ampliado su alcance mediante el establecimiento de asociaciones con los líderes farmacéuticos mundiales. Estas colaboraciones, incluidas alianzas significativas con Actuate Therapeutics y Pfizer, están diseñadas para aprovechar las capacidades multimodales y multiómicas de Tempus para mejorar el desarrollo de fármacos, particularmente en oncología. El colaboración con Actuate Therapeutics respalda su estudio en curso de elraglusib, un fármaco contra el cáncer, utilizando el enfoque de datos multiómicos y multimodales de Tempus para mejorar el descubrimiento y la validación de nuevos objetivos farmacológicos y biomarcadores.

6. Genómica oceánica

Ocean Genomics, una empresa de tecnología e inteligencia artificial con sede en Pittsburgh, se especializa en el desarrollo de plataformas informáticas avanzadas que ayudan a las empresas biofarmacéuticas a descubrir y desarrollar diagnósticos y terapias más eficaces. Su software se enfoca en comprender los cambios y variantes en el ARNm para permitir una predicción más precisa de la respuesta biológica de un paciente a los medicamentos. La colaboración con Ocean Genomics daría a las empresas de biotecnología acceso a una plataforma personalizada de descubrimiento de fármacos in-silico.

La empresa ha recientemente atraído una inversión estratégica de Accenture a través de Accenture Ventures. Esta asociación tiene como objetivo acelerar el desarrollo de tratamientos individualizados e intervenciones de enfermedades. La colaboración también convierte a Ocean Genomics en parte del Proyecto Spotlight de Accenture Ventures, una iniciativa que conecta nuevas empresas tecnológicas emergentes con empresas a gran escala para la innovación estratégica.

La tecnología de Ocean Genomics integra expresión génica, características moleculares, datos clínicos y genómicos y algoritmos avanzados de IA. Su plataforma tecnológica, DeepSea™, proporciona transcriptomas profundamente caracterizados, metadatos seleccionados y modelos de IA preentrenados. Su enfoque es tomar decisiones basadas en datos y aumentar la probabilidad de éxito técnico y clínico en cada paso. Sin embargo, no se revelaron los términos específicos de la transacción de Accenture.

En conclusión, la combinación de inteligencia artificial y multiómica tiene como objetivo resolver problemas complejos relacionados con la comprensión de los mecanismos de la enfermedad, la identificación de objetivos y la predicción de la posible eficacia terapéutica de los medicamentos. La capacidad de la IA para obtener información procesable a partir de conjuntos de datos enormes y complejos reduce significativamente el riesgo, el costo y el tiempo asociados con los métodos tradicionales de descubrimiento de fármacos.

Si bien aún persisten los desafíos relacionados con la privacidad, la estandarización y la integración de datos, el creciente interés de los inversores y las asociaciones estratégicas con los gigantes farmacéuticos indican una gran confianza en el potencial de la IA y las multiómicas. A medida que la tecnología evolucione y madure, se anticipa que la integración de IA con multi-ómicas se convertirá en una característica estándar en el panorama de la atención médica. A medida que somos testigos de la combinación de IA y multiómica, podemos esperar un cambio significativo en nuestro enfoque hacia la atención médica, transformándolo de un modelo único para todos a uno más personalizado e impulsado por la precisión. Este es realmente un momento emocionante en el ámbito de la biotecnología, y esperamos informar sobre los continuos avances y avances en este campo.

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• Fuente: https://www.biopharmatrend.com/post/696-how-ai-driven-multi-omics-for-drug-discovery-is-reshaping-medicine/