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- Investigadores del IRB Barcelona desarrollan un marco computacional que crea moléculas con actividad selectiva en tipos celulares concretos, sin necesidad de partir de una diana molecular predefinida.
- Publicada en Communications Chemistry, la nueva estrategia combina IA predictiva y generativa para diseñar nuevas entidades químicas con efectos biológicos específicos.
- La validación experimental confirmó varias de las moléculas generadas por IA mostraban la actividad para la que habían sido diseñadas, una tasa de éxito superior a la de los cribados tradicionales.
El paradigma clásico del descubrimiento de fármacos parte de una diana molecular conocida: una proteína cuya modulación se espera que revierta el curso de la enfermedad. En muchas patologías, sin embargo, esa diana no siempre existe o no está suficientemente caracterizada.
Ahora el laboratorio de Bioinformática Estructural y Biología de Redes del IRB Barcelona, liderado por el Dr. Patrick Aloy, propone una nueva estrategia para diseñar moléculas no a partir de una proteína concreta, sino a partir del efecto que se quiere provocar en las células.
En esta aproximación, conocida como descubrimiento fenotípico, el punto de partida no es una diana molecular concreta, sino una respuesta observable en la célula: por ejemplo, que una molécula actúe sobre un tipo celular determinado y no sobre otros.
Para poner a prueba la metodología, el equipo utilizó distintos modelos celulares, incluidas líneas derivadas de cáncer de páncreas y células control.
“Por primera vez, hemos diseñado nuevas entidades químicas con inteligencia artificial a partir del efecto biológico que queríamos conseguir, y hemos demostrado experimentalmente que funcionan sobre células concretas”, explica el Dr. Patrick Aloy, investigador ICREA del IRB Barcelona.
Superando los límites del cribado
Para entrenar el sistema, los investigadores generaron primero una base de datos propia probando más de 11.000 compuestos químicos en ocho modelos celulares distintos: seis de cáncer de páncreas y dos de control. Con estos datos, crearon modelos predictivos basados en información de bioactividad de cada molécula sobre las células, que demostraron ser mucho más precisos que los métodos basados únicamente en la similitud química entre compuestos.
Posteriormente, integraron estos modelos en un sistema de IA generativa y aprendizaje automático capaz de proponer nuevas moléculas candidatas. El objetivo era diseñar nuevas moléculas bajo un doble criterio: que fueran activas frente a un tipo celular concreto y, al mismo tiempo, tuvieran un efecto menor sobre células control u otros perfiles celulares.
Validación experimental: del ordenador al laboratorio
El equipo evaluó experimentalmente muchas de las moléculas diseñadas por la IA, y algunas moléculas parecidas, cumplían con la función para la que habían sido diseñadas: actuar de forma selectiva sobre determinados modelos celulares, con un efecto menor sobre otros.
Las moléculas diseñadas por IA no solo demostraron una actividad superior a las obtenidas mediante estrategias de cribado convencional, sino que muchas de ellas resultaron ser estructuralmente innovadoras y distintas de compuestos químicos ya conocidos.
Aunque todavía se trata de una fase inicial del descubrimiento de compuestos, esta metodología abre nuevas posibilidades para identificar moléculas candidatas de forma más rápida y dirigida, especialmente en contextos en los que no existe una diana terapéutica clara.
Artículo de referencia:
Phenotypic AI-based design of cell-specific small molecule cytotoxics
Gema Rojas-Granado, Marta Sánchez-Soto, Jesús Calahorra, María Caballero, Israel Ramos , Martino Bertoni & Patrick Aloy
Communications Chemistry (2024) DOI: 10.1038/s42004-026-02071-x
IRB Barcelona
El Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) trabaja para conseguir una vida libre de enfermedades. Desarrolla una investigación multidisciplinar de excelencia para curar el cáncer y otras enfermedades vinculadas al envejecimiento. Establece colaboraciones con la industria farmacéutica y los principales hospitales para hacer llegar los resultados de la investigación a la sociedad, a través de la transferencia de tecnología, y realiza diferentes iniciativas de divulgación científica para mantener un diálogo abierto con la ciudadanía. El IRB Barcelona es un centro internacional que acoge alrededor de 400 científicos de más de 30 nacionalidades. Reconocido como Centro de Excelencia Severo Ochoa desde 2011, es un centro CERCA y miembro del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
