COMPITEN EN UN CONCURSO MUNDIAL DE BIOLOGÍA

IA y biología sintética: las armas de 11 estudiantes frente a la resistencia antibiótica

Estudiantes de Biología Humana y de Ingeniería Biomédica de la UPF han desarrollado el proyecto ARIA, un sistema de análisis de la resistencia a antibióticos con el que se presentan al concurso internacional iGEM.

Estudiantes de la UPF, creadores del proyecto ARIA (Foto: iGEM UPF)
Estudiantes de la UPF, creadores del proyecto ARIA (Foto: iGEM UPF)

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06.11.2021 - 00:30

La capacidad que desarrolla un microorganismo para resistir a la acción de los antibióticos que se usan para tratar las infecciones bacterianas, dejando sin utilidad el cometido de estos medicamentos, se denomina resistencia a los antibióticos y es, a día de hoy, una de las mayores amenazas para la salud mundial, según lo ha determinado la Organización Mundial de la Salud (OMS).

Precisamente esta situación de gravedad que repercute a todos los países es lo que ha atraído a once estudiantes de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) para elaborar el proyecto ARIA (Antibiotic Resistance Inference Array Project) con el que participarán en el Concurso Internacional de Biología Sintética (iGEM), cuyo meeting regional se celebra en la primera quincena de noviembre. En él concursarán más de 4.000 participantes procedentes de 40 países.

El proyecto ARIA trata de "acelerar el proceso de diagnóstico" así como "entender y caracterizar las bacterias resistentes que tiene el paciente"

La particularidad de este sistema es que ofrece “una perspectiva muy nueva”. Así lo defiende Auba Fuster, líder del equipo y responsable de Bioinvestigación de ARIA, en una entrevista concedida a SaluDigital. Esta estudiante destaca cómo el método creado, en el que se mezclan técnicas de inteligencia artificial y de biología sintética plantea “acelerar el proceso de diagnóstico” así como “entender y caracterizar las bacterias resistentes que tiene el paciente”.

En la conversación, Fuster pone en valor la relevancia de un problema que aumenta las infecciones entre personas y la mortalidad y que genera un incremento de los costes sanitarios al prolongarse las estancias hospitalarias. “Hemos vivido en directo cómo pacientes renales con esta problema no tienen solución. Por una parte, debido a la falta de tiempo ya que hacer un cultivo y ver si la infección contiene resistencias puede durar días. Y, por otra parte, por el uso indebido de antibióticos”, expone.

iGEM UPF 1

ALPHA, ALEXANDRIA Y OMEGA

Para tratar de agilizar este proceso, este grupo de estudiantes de Biología Humana y de Ingeniería Biomédica de la UPF ha diseñado una prueba de concepto basada en tres módulos de actuación (Alpha, Alexandria y Omega) que tiene como fin facilitar el trabajo a los profesionales sanitarios en la detección de estas resistencias. Aunque el desarrollo de cada uno se está realiza a nivel individual, cuando el proyecto esté en un estadio superior “estarán interconectados”.

El primero, Alpha, es un sistema de inteligencia artificial que analiza y trata de comprender los mecanismos de actuación de estas resistencias. Para ello, el sistema estudiará una cantidad ingente de datos al estilo big data que aportará “información” a los facultativos sobre características de fármacos, estadísticas relacionadas con los pacientes o detalles sobre genomas o genes de bacterias resistentes o susceptibles de serlo.

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Con la información anterior, y usando la técnica de biología sintética, pasamos al segundo módulo, Alexandria. El sistema lo explica así Fuster: “Producimos una gran biblioteca de biosensores muy específicos que se colocarán en una matriz de papel y que, en presencia de la muestra del paciente, se ilumina si el gen específico que detecta el biosensor está en la muestra”.

Con el tercer paso, Omega, se vuelve a usar la inteligencia artificial. Una app capturará el patrón de fluorescencia que emerja de la matriz y la información extraída será procesada junto a los datos específicos del paciente, lo que aportará “la caracterización genética de la resistencia” y su relación con las condiciones de la persona.

REDUCIR DE DÍAS A UNA HORA

A nivel práctico, esta estudiante de la UPF asegura que el método de ejecución será “muy sencillo” para el facultativo. “El doctor introducirá la muestra del paciente, que en principio será una biopsia líquida, en la matriz de papel con biosensores. Se producirá una reacción al momento y hará una foto usando un filtro para poder ver la fluorescencia. Esa foto se envía mediante la app a Omega y en cuestión de minutos la envía de vuelta por correo electrónico con la información de la infección que tiene y posibles opciones para tratarla”, resume.

Auba Fuster: "Queremos que se realice en el proceso clínico para que dure en torno a una hora y el facultativo tenga información de las terapias disponibles frente a la resistencia para que tome la mejor decisión”

En definitiva, se trata de reducir al máximo el tiempo que conlleva habitualmente el análisis de de resistencia de un microorganismo. “Todo esto queremos que se realice en el proceso clínico para que dure en torno a una hora y el clínico tenga información de las terapias disponibles para que tome la mejor decisión”, aclara la estudiante de la UPF.

Aunque el proyecto se encuentra en una fase inicial, Auba Fuster destaca que ya se han interesado por él tanto profesionales clínicos como empresarios, estos para ayudarles con el plan de negocios. Mientras, apunta, sí que ha habido doctores de Enfermedades Infecciosas que “nos han dado feed back y nos han metido prisa para que lo hagamos ya porque lo necesitan”.

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CON “PERSPECTIVA” TRAS EL CONCURSO

Para llegar al concurso internacional de iGEM con todas las garantías, este grupo de once estudiantes han creado una campaña de micromecenazgo para captar fondos. A esta competición llegan con ganas de competir con proyectos y universidades de todo el mundo. “No es concurso para desarrollar solo la parte científica y tecnológica sino que también valoran aspectos como la comunicación o la divulgación”, por lo que esperan poder lograr algunos de los premios que se otorgan.

Y una vez acabe, tocará hacer balance para definir su futuro. “Después del concurso habrá que hablar y decidir si queremos continuar. La perspectiva la tiene, por la innovación de las tecnologías por separado y por la potencia de la idea. Nos lo dice gente experta”, sostiene Auba Fuster.

El equipo cuenta con el apoyo del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud y el Consejo Social de la UPF. Como instructores de los estudiantes han participado, entre otros investigadores, Marc Güell, investigador principal en el Laboratorio de Biología Sintética Traslacional, y Javier Macia Santamaría, investigador principal en el Laboratorio de Biología Sintética para aplicaciones biomédicas.

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