Neutralizan veneno de cobra con proteínas creadas por inteligencia artificial

Los residentes en ciudades u otras zonas urbanizadas no suelen estar en contacto con animales exóticos, pero un gran número de personas viven en lugares donde tienen muchas probabilidades de ser mordidas por animales que les inoculan algún tipo de veneno u otras toxinas. De hecho, la Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que cada año alrededor de cinco millones de personas son mordidas por serpientes y entre 94.000 y 125.000 fallecen por complicaciones relacionadas con la mordedura, mientras que 400.000 llegan a desarrollar alguna discapacidad, que puede estar asociada a la pérdida de extremidades.

La mayoría de los casos se producen en África, Asia y América Latina, donde las deficiencias de los sistemas de atención a la salud agravan el problema. En la actualidad, los únicos antídotos disponibles para tratar a las víctimas de mordeduras de serpientes se derivan del plasma animal, pero estos tratamientos suelen ser costosos, su eficacia es limitada y tienen efectos secundarios adversos.

Las diferencias en los venenos de distintas especies de serpientes también suponen un problema, ya que se requieren tratamientos específicos según la región. Afortunadamente, en los últimos años los científicos han hecho progresos significativos en el conocimiento de los venenos y han desarrollado nuevas estrategias para combatir sus efectos. Un importante avance en este ámbito se detalla en el estudio ‘Proteínas diseñadas de novo neutralizan toxinas letales de veneno de serpiente’ publicado en la revista Nature.

Nuevos antídotos diseñados con inteligencia artificial

Un equipo liderado por el Nobel de Química 2024, David Baker, de la Universidad de Washington, y Timothy Patrick Jenkins, del Departamento de Bioingeniería de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), ha empleado herramientas de aprendizaje profundo para diseñar proteínas que se unen y neutralizan las toxinas mortales de las cobras.

El estudio se centra en una clase importante de proteínas de serpiente llamadas toxinas de tres dedos, que suelen evadir el sistema inmunológico y son las responsables de que muchos tratamientos derivados del plasma para combatir el veneno resulten ineficaces. Aunque los antídotos que han diseñado todavía no protegen contra el veneno completo, lograron proporcionar una protección completa en ratones contra dosis letales de estas toxinas, con tasas de supervivencia del 80 al 100%, según la dosis, la toxina y el diseño de la proteína. Este avance demuestra que el diseño de proteínas acelerado por inteligencia artificial puede neutralizar proteínas dañinas que anteriormente eran difíciles de combatir.

“Creo que el diseño de proteínas ayudará a que los tratamientos para las mordeduras de serpientes sean más accesibles para las personas en los países en desarrollo”, ha afirmado Susana Vázquez Torres, autora principal del estudio e investigadora en el Instituto de Diseño de Proteínas de UW Medicine, en una nota publicada por la DTU. “Las antitoxinas que hemos creado son fáciles de descubrir utilizando únicamente métodos computacionales. También son baratas de producir y resistentes en pruebas de laboratorio”, añade.

“Más allá del tratamiento de las mordeduras de serpientes, el diseño de proteínas ayudará a simplificar el descubrimiento de fármacos, especialmente en entornos con recursos limitados”

Los investigadores han destacado que estas proteínas, diseñadas para adherirse a las toxinas de las serpientes y desactivarlas, presentan ventajas frente a los tratamientos tradicionales, ya que los nuevos antídotos pueden fabricarse con microbios, lo que elimina la necesidad de inmunizar animales y reduce significativamente los costes de producción.

“El resultado más notable es la impresionante protección contra las neurotoxinas que proporcionaron a los ratones. Sin embargo, un beneficio adicional de estas proteínas diseñadas es que son pequeñas; de hecho, tan pequeñas que esperamos que puedan penetrar mejor en el tejido y neutralicen las toxinas más rápido que los anticuerpos actuales. Y debido a que las proteínas se crearon íntegramente utilizando software impulsado por inteligencia artificial, reducimos drásticamente el tiempo dedicado a la fase de descubrimiento”, ha explicado Timothy Patrick Jenkins, profesor asociado de Bioingeniería en el DTU.

Un enfoque innovador para desarrollar medicamentos

Aunque los resultados son prometedores, los investigadores subrayan que los antivenenos tradicionales seguirán siendo fundamentales para tratar las mordeduras de serpiente en el futuro cercano y que los nuevos antídotos podrían complementar y mejorar los tratamientos existentes hasta que se aprueben terapias de próxima generación completamente independientes.

En opinión de estos científicos, este enfoque de desarrollo de medicamentos también podría ser útil para tratar otras enfermedades para las que aún no se dispone de tratamientos, incluidas algunas infecciones virales. Además, como el diseño de proteínas requiere menos recursos que los métodos tradicionales para descubrir medicamentos en el laboratorio, podría contribuir al desarrollo de tratamientos más asequibles para enfermedades comunes utilizando métodos similares.

“Más allá del tratamiento de las mordeduras de serpientes, el diseño de proteínas ayudará a simplificar el descubrimiento de fármacos, especialmente en entornos con recursos limitados. Al reducir los costos y los requisitos de recursos para nuevos medicamentos potentes, estamos dando pasos considerables hacia un futuro en el que todos puedan recibir los tratamientos que merecen”, concluye David Baker.