jueves, 23 de abril de 2020

RECLUTANDO “IA” EN LA BATALLA CONTRA EL “SARS-CoV-2” Y FUTURAS PANDEMIAS


Un nuevo sistema de IA puede identificar combinaciones óptimas de medicamentos y dosis en cuestión de días para ayudar a detener las pandemias virales antes de que alcancen escalas globales.
CRÉDITO DE IMAGEN: GETTY IMAGES

Desarrollar una vacuna eficaz para la pandemia actual, así como las opciones de tratamiento para pacientes con COVID-19, es más fácil decirlo que hacerlo. Los procesos de descubrimiento y desarrollo de drogas no son de ninguna manera un paseo por el parque, incluso después de que se identifique un posible plomo, aún deben superarse innumerables obstáculos antes de que cualquier droga llegue al público.

El desarrollo tradicional de nuevos fármacos es un proceso costoso y se compone de una fase de descubrimiento que incluye la detección y optimización de fármacos basados ​​en objetivos, entre otros procesos para identificar candidatos para avanzar hacia un mayor desarrollo. El desarrollo posterior de fármacos implica el diseño de combinación de fármacos con estos candidatos y ensayos clínicos. Desafortunadamente, las tasas de éxito son muy bajas ", dijo Dean Ho de la Universidad Nacional de Singapur. Ho y su colaborador, el profesor Xianting Ding de la Universidad Jiao Tong de Shanghai, recurrieron a la IA para resolver este problema.

"Para la propagación rápida de patógenos con cursos clínicos impredecibles [como el brote actual de SARS-CoV-2], este proceso lleva demasiado tiempo, incluso con la ayuda de tecnologías emergentes", agregó Ho.

Incluso volver a utilizar medicamentos conocidos para las terapias combinadas puede ser bastante desafiante, ya que elegir la combinación correcta y la dosis impiden la optimización de los resultados del tratamiento, dijo Ho. Esto también limita la cantidad de medicamentos que pueden explorarse simultáneamente, ya que los protocolos convencionales de detección de drogas no pueden hacer frente a los grandes grupos de datos que se generan como resultado. "Ante este desafío, el desarrollo tradicional de nuevos fármacos y la reutilización tradicional son inherentemente subóptimos", agregó.

En un artículo reciente publicado en Advanced Therapeutics , el equipo desarrolló una plataforma basada en IA llamada Project IDentif. AI que se demostró que detecta e identifica rápidamente terapias de combinación viables para las infecciones pasadas, presentes y futuras. "Usar el rediseño tradicional para abordar el SARS o el MERS sería muy difícil debido a los problemas antes mencionados", dijo Ding. "Sin embargo, con una plataforma como IDentif.AI, la optimización de la terapia combinada podría lograrse en cuestión de días. IDentif.AI es una plataforma independiente de la enfermedad. Como tal, no tiene que ser reprogramado, y puede desplegarse inmediatamente contra cualquier patógeno nuevo o establecido ".

Según el equipo, la importancia central de IDentif.AI es que simultáneamente concilia los medicamentos y las dosis óptimas contra prácticamente cualquier modelo de enfermedad de los espacios de parámetros de dosis / medicamentos extraordinariamente grandes antes mencionados. "Cuando se administran buenos medicamentos en la dosis incorrecta, puede que no haya eficacia del tratamiento en absoluto", dijo Ho. “Al mismo tiempo, la dosificación de medicamentos también puede tener un papel en la determinación de qué medicamentos pertenecen en una combinación en primer lugar. Por lo tanto, identificar simultáneamente los medicamentos y las dosis correctas es absolutamente esencial ".

Para realizar una búsqueda, se proporciona un pequeño conjunto de combinaciones de medicamentos prediseñadas para proporcionar una muestra del espacio de parámetros de dosis del medicamento.
“Imagina llenar una habitación entera con canicas pequeñas, y cada canica representa una posible combinación de dosis de drogas. Nuestro trabajo es encontrar una lista clasificada de las mejores y peores canicas de una habitación llena de miles de millones de ellas. Este conjunto de combinaciones prediseñado no identifica todas y cada una de ellas, pero al menos muestra suficiente espacio para guiarnos hacia dónde está la mejor y nos dice los medicamentos / dosis de esa combinación óptima", explicó Ding.

"Después de que se realiza este primer conjunto de experimentos y el espacio completo de dosis del fármaco está esencialmente planeado para nosotros, IDentif.AI opera con el concepto de que los fármacos y las dosis (insumos) están relacionados con los resultados del tratamiento (por ejemplo, actividad antiviral, toxicidad del fármaco) usando una superficie cuadrática lisa (que se asemeja a una montaña lisa con un pico)", agregó Ho. "Esta superficie está calibrada y mapeada por este conjunto de experimentos iniciales únicos, como evitar que un virus infecte una célula sana o reducir un tumor (maximizando la eficacia), o prevenir la muerte celular saludable (minimizando la toxicidad), etc.)”.

Por lo tanto, el mapa es exclusivo de cada estudio, utiliza diferentes medicamentos y modelos de enfermedades, y puede representar una población de células, animales, personas o incluso un solo paciente, dice Ding. “Para desarrollar un régimen optimizado para la población, podemos tomar muestras biológicas agrupadas de una población de pacientes. Esta muestra agrupada se puede ejecutar contra un modelo estandarizado de infección celular y en cuestión de días, se obtendrá una combinación. El mapa de superficie se basará en la población celular viral / infectada representada por una gran población de pacientes”.

“Para un caso personalizado, si hay un paciente con una alta carga viral, podemos ejecutar la prueba usando solo su propia muestra, y en unos días, podemos desarrollar un régimen solo para ese paciente, y el mapa de superficie estará representado por solo su propia muestra".

Y no todas las combinaciones de medicamentos deben analizarse, ya que una vez que el equipo realiza un número umbral de experimentos, el mapa se puede crear y utilizar para guiar al equipo a través de las clasificaciones de las mejores a las peores combinaciones basadas en una inhibición óptima de la infección y una toxicidad mínima.

"Lo realmente interesante de IDentif.AI es su capacidad para interrogar, como el enorme espacio de dosis de medicamentos, que ya ha llevado directamente a resultados clínicos exitosos y otras indicaciones", dijo Ho. Como prueba de concepto, el equipo pudo identificar una terapia de combinación efectiva que inhibió con éxito la infección de células pulmonares A549 por el virus de la estomatitis vesicular (VSV) dentro de los 3 días posteriores al proyecto. Esto, en comparación con los meses o incluso años que requieren las búsquedas convencionales de descubrimiento de fármacos, que todavía son capaces de explorar un pequeño espacio químico con malos resultados clínicos, demuestra la importancia crítica de esta tecnología.

"La realidad es que el mundo se enfrentará a desafíos como COVID-19 nuevamente", dijo Ho. “Simplemente no tenemos el tiempo o los recursos para esperar vacunas o terapia de anticuerpos cada vez. 
Las lecciones aprendidas de COVID-19 nos han demostrado que no podemos seguir renunciando a un tiempo valioso para identificar combinaciones óptimas reutilizadas. Esto no resolverá el problema y conducirá a la escasez de medicamentos cuando algunos de hecho podrían haberse utilizado correctamente si se llevara a cabo un proceso de optimización sistemática
IDentif.AI también se está adaptando para patógenos adicionales como la fiebre del dengue e incluso la posibilidad de una mutación SARS-CoV-2. Si muta a una etapa en la que se necesitará una nueva combinación, IDentif.AI estará preparado para responder rápidamente", dijo Ho.
“Nuestro objetivo es dar el Proyecto IDentif.AI al mundo para que la próxima epidemia pueda ser contenida o prevenida mediante la reutilización de medicamentos rápidamente optimizada. La implementación de IDentif.AI es notable, rápida y económica. Como tal, nuestro trabajo ha involucrado a expertos en economía de la salud, seguridad de la salud global y vigilancia para ayudarnos a desarrollar estrategias para escalar esto hacia un uso generalizado en una base de costo neutral".

Referencia:A. Abdulla, et al.
Terapéutica avanzada (2020). DOI: 10.1002 / adtp.202000034

Fuente: ADVANCED SCIENCE NEWS  Por Victoria Corless
Publicado el 16 de abril de 2020

Traducción libre de SOCA

No hay comentarios: