How we're using AI to discover new antibiotics | Jim Collins

Traductor: Sebastian Betti Revisor: Gisela Giardino

So how are we going to beat this novel coronavirus?

¿Cómo vamos a vencer a este nuevo coronavirus?

By using our best tools:

Con nuestras mejores herramientas:

our science and our technology.

la ciencia y la tecnología.

In my lab, we're using the tools of artificial intelligence

En mi laboratorio, usamos herramientas de la inteligencia artificial

and synthetic biology

y la biología sintética

to speed up the fight against this pandemic.

para acelerar la pelea contra la pandemia.

Nuestro trabajo fue diseñado originalmente

Our work was originally designed

to tackle the antibiotic resistance crisis.

para abordar la crisis de resistencia a los antibióticos.

Our project seeks to harness the power of machine learning

Nuestro proyecto busca aprovechar el poder del aprendizaje automático

to replenish our antibiotic arsenal

para reponer nuestro arsenal de antibióticos

and avoid a globally devastating postantibiotic era.

y evitar una devastadora era mundial post-antibiótica.

Importantly, the same technology can be used

Es importante señalar que puede usarse la misma tecnología

to search for antiviral compounds

para buscar compuestos antivirales

that could help us fight the current pandemic.

eso podrían ayudarnos a combatir la pandemia actual.

El aprendizaje automático está cambiando por completo

Machine learning is turning the traditional model of drug discovery

el modelo tradicional de descubrimiento de drogas.

on its head.

With this approach,

Con este enfoque,

instead of painstakingly testing thousands of existing molecules

en lugar de probar minuciosamente miles de moléculas existentes

one by one in a lab

una por una en el laboratorio buscando su efectividad,

for their effectiveness,

we can train a computer to explore the exponentially larger space

podemos entrenar a una computadora

para explorar el espacio exponencialmente más grande

of essentially all possible molecules that could be synthesized,

de todas las moléculas posibles que podrían sintetizarse,

y así, en lugar de buscar una aguja en un pajar,

and thus, instead of looking for a needle in a haystack,

we can use the giant magnet of computing power

podemos usar el imán gigante de la potencia de cómputo

to find many needles in multiple haystacks simultaneously.

para encontrar muchas agujas en varios pajares, en simultáneo.

We've already had some early success.

Ya hemos tenido un éxito temprano.

Recently, we used machine learning to discover new antibiotics

Hace poco, usamos aprendizaje automático para descubrir nuevos antibióticos

that can help us fight off the bacterial infections

que nos puedan ayudar a combatir infecciones bacterianas

that can occur alongside SARS-CoV-2 infections.

que puedan ocurrir junto a infecciones por SARS-CoV-2.

Two months ago, TED's Audacious Project approved funding for us

Hace dos meses, el Proyecto Audaz de TED aprobó financiación para nosotros

to massively scale up our work

para ampliar masivamente nuestro trabajo

with the goal of discovering seven new classes of antibiotics

y así descubrir siete nuevas clases de antibióticos

against seven of the world's deadly bacterial pathogens

contra siete de los patógenos bacterianos mortales del mundo

over the next seven years.

durante los próximos siete años.

For context:

Para tener contexto:

the number of new class of antibiotics

la cantidad de clases de antibióticos

that have been discovered over the last three decades is zero.

descubiertas en las últimas tres décadas es cero.

While the quest for new antibiotics is for our medium-term future,

Si bien la búsqueda de nuevos antibióticos es a mediano plazo,

the novel coronavirus poses an immediate deadly threat,

el nuevo coronavirus plantea una amenaza mortal inmediata,

and I'm excited to share that we think we can use the same technology

y me entusiasma compartir que pensamos que podemos usar la misma tecnología

to search for therapeutics to fight this virus.

para buscar una acción terapéutica que pueda combatir este virus.

So how are we going to do it?

¿Cómo lo vamos a hacer?

Well, we're creating a compound training library

Estamos creando una biblioteca de entrenamiento compuesto

and with collaborators applying these molecules to SARS-CoV-2-infected cells

con colaboradores que aplican estas moléculas

a células infectadas con SARS-CoV-2

to see which of them exhibit effective activity.

para ver cuál de ellas presenta una actividad efectiva.

Estos datos se usarán para entrenar un modelo de aprendizaje automático

These data will be use to train a machine learning model

that will be applied to an in silico library of over a billion molecules

que se aplicará a una biblioteca in silico de más de mil millones de moléculas

to search for potential novel antiviral compounds.

en búsqueda de potenciales y novedosos compuestos antivirales.

We will synthesize and test the top predictions

Sintetizaremos y probaremos las mejores predicciones

y haremos pruebas clínicas de las candidatas más prometedoras.

and advance the most promising candidates into the clinic.

Sound too good to be true?

¿Suena demasiado bueno para ser verdad?

Well, it shouldn't.

Pues no debería.

The Antibiotics AI Project is founded on our proof of concept research

El Proyecto de Antibióticos IA se basa en la prueba de investigación de concepto

that led to the discovery of a novel broad-spectrum antibiotic

que nos condujo al descubrimiento de un nuevo antibiótico de amplio espectro

called halicin.

llamado Halocin.

Halicin has potent antibacterial activity

El Halocin tiene una potente actividad antibacteriana

against almost all antibiotic-resistant bacterial pathogens,

contra casi todos los patógenos bacterianos

resistentes a los antibióticos,

including untreatable panresistant infections.

incluyendo las infecciones intratables o panresistentes.

Importantly, in contrast to current antibiotics,

Es interesante señalar que, en contraste con los antibióticos actuales,

the frequency at which bacteria develop resistance against halicin

la frecuencia con que las bacterias desarrollan resistencia contra el Halocin

is remarkably low.

es notablemente baja.

We tested the ability of bacteria to evolve resistance against halicin

Probamos la capacidad de las bacterias para desarrollar resistencia al Halocin

as well as Cipro in the lab.

así como a la Cipro en el laboratorio.

In the case of Cipro,

En el caso de la Cipro,

after just one day, we saw resistance.

después de un día, ya vimos resistencia.

In the case of halicin,

En el caso del Halocin,

after one day, we didn't see any resistance.

pasado un día, no vimos resistencia.

Amazingly, after even 30 days,

Sorprendentemente, incluso después de 30 días,

we didn't see any resistance against halicin.

no vimos resistencia contra el Halocin.

In this pilot project, we first tested roughly 2,500 compounds against E. coli.

En este proyecto piloto, primero probamos unos 2500 compuestos contra E. coli.

This training set included known antibiotics,

Este conjunto de entrenamiento incluyó antibióticos conocidos,

such as Cipro and penicillin,

como Cipro y penicilina,

as well as many drugs that are not antibiotics.

así como muchas drogas que no son antibióticos.

These data we used to train a model

Usamos estos datos para entrenar un modelo

to learn molecular features associated with antibacterial activity.

y aprender características moleculares asociadas con la actividad antibacteriana.

Luego aplicamos este modelo a una biblioteca de reutilización de drogas

We then applied this model to a drug-repurposing library

consisting of several thousand molecules

que consta de varios miles de moléculas

and asked the model to identify molecules

y pedimos al modelo que identificara moléculas

that are predicted to have antibacterial properties

que se predice tienen propiedades antibacterianas

but don't look like existing antibiotics.

pero no se parecen a los antibióticos existentes.

Interestingly, only one molecule in that library fit these criteria,

Curiosamente, solo una molécula de esa biblioteca se ajusta a estos criterios,

and that molecule turned out to be halicin.

y esa molécula resultó ser el Halocin.

Given that halicin does not look like any existing antibiotic,

Dado que el Halocin no se parece a ningún antibiótico existente,

it would have been impossible for a human, including an antibiotic expert,

hubiera sido imposible para un humano incluyendo un experto en antibióticos,

to identify halicin in this manner.

identificar al Halocin de esta manera.

Imagine now what we could do with this technology

Imaginen ahora lo que podríamos hacer con esta tecnología

against SARS-CoV-2.

contra el SARS-CoV-2.

And that's not all.

Y eso no es todo.

We're also using the tools of synthetic biology,

También estamos usando herramientas de biología sintética,

tinkering with DNA and other cellular machinery,

jugando con el ADN y otra maquinaria celular,

to serve human purposes like combating COVID-19,

para servir a propósitos humanos como combatir la COVID-19,

and of note, we are working to develop a protective mask

y, cabe señalar, estamos trabajando para desarrollar una mascarilla protectora

that can also serve as a rapid diagnostic test.

que también pueda servir como prueba de diagnóstico rápido.

So how does that work?

¿Cómo funciona?

Well, we recently showed

Bueno, recientemente demostramos

that you can take the cellular machinery out of a living cell

que se puede extraer la maquinaria celular de una célula viva

and freeze-dry it along with RNA sensors onto paper

y liofilizarla junto con sensores de ARN en papel

in order to create low-cost diagnostics for Ebola and Zika.

para crear diagnóstico de bajo costo para el Ébola y el Zika.

The sensors are activated when they're rehydrated by a patient sample

Los sensores se activan al rehidratarse con una muestra del paciente

that could consist of blood or saliva, for example.

que podría ser de sangre o saliva, por ejemplo.

It turns out, this technology is not limited to paper

Pero resulta que esta tecnología no se limita al papel

and can be applied to other materials, including cloth.

y puede aplicarse a otros materiales, incluida la tela.

For the COVID-19 pandemic,

Para la pandemia de COVID-19,

we're designing RNA sensors to detect the virus

estamos diseñando sensores de ARN para detectar el virus

and freeze-drying these along with the needed cellular machinery

y liofilizándolos junto con la maquinaria celular necesaria

into the fabric of a face mask,

en la tela de una mascarilla,

where the simple act of breathing,

donde el simple acto de respirar

along with the water vapor that comes with it,

junto con el vapor que eso conlleva,

can activate the test.

puede activar la prueba.

Thus, if a patient is infected with SARS-CoV-2,

Por lo tanto, si un paciente está infectado con SARS-CoV-2,

la mascarilla producirá una señal fluorescente

the mask will produce a fluorescent signal

that could be detected by a simple, inexpensive handheld device.

detectable con un simple y económico dispositivo de mano.

In one or two hours, a patient could thus be diagnosed

En una o dos horas, podría realizarse un diagnóstico

safely, remotely and accurately.

de forma segura, remota y precisa.

We're also using synthetic biology

También estamos usando biología sintética

to design a candidate vaccine for COVID-19.

para diseñar una candidata a vacuna para la COVID-19.

We are repurposing the BCG vaccine,

Estamos reutilizando la vacuna BCG,

which had been used against TB for almost a century.

que se había usado contra la tuberculosis durante casi un siglo.

It's a live attenuated vaccine,

Es una vacuna viva atenuada,

and we're engineering it to express SARS-CoV-2 antigens,

y la estamos diseñando para expresar antígenos de SARS-CoV-2,

which should trigger the production of protective antibodies

lo que debería desencadenar que el sistema inmune

by the immune system.

produzca anticuerpos protectores.

Importantly, BCG is massively scalable

Es importante destacar que la BCG es enormemente escalable

and has a safety profile that's among the best of any reported vaccine.

y tiene un perfil de seguridad mejor que cualquier vacuna informada.

With the tools of synthetic biology and artificial intelligence,

Con las herramientas de biología sintética e inteligencia artificial

we can win the fight against this novel coronavirus.

podemos ganar la pelea contra este nuevo coronavirus.

This work is in its very early stages, but the promise is real.

Este trabajo está en sus primeras etapas, pero la promesa es real.

Science and technology can give us an important advantage

La ciencia y la tecnología pueden darnos una ventaja importante

in the battle of human wits versus the genes of superbugs,

en la batalla del ingenio humano contra los genes de los superbichos.

a battle we can win.

Una batalla que podemos ganar.

Thank you.

Gracias.