Una colaboración internacional entre investigadores académicos y comerciales ha informado de la identificación de dos antígenos prometedores como candidatos para una vacuna contra la gonorrea mediante la inteligencia artificial (IA), según publican en la revista ´emBio´.

La gonorrea, una infección bacteriana de transmisión sexual que afecta cada año a más de 80 millones de personas en todo el mundo, se ha vuelto resistente a casi todos los antibióticos conocidos. Esto hace que sea muy difícil de tratar, pero si no se trata, la infección puede provocar complicaciones graves o incluso mortales. También aumenta el riesgo de contraer el VIH.

Los investigadores utilizaron un modelo de IA denominado Red Educada Discriminativa de Eficacia (EDEN, por sus siglas en inglés), para identificar las proteínas protectoras.

También utilizaron EDEN para generar puntuaciones que predijeran con precisión hasta qué punto las combinaciones de antígenos reducirían las poblaciones bacterianas patógenas de Neisseria gonorrhoeae, el microbio causante de la gonorrea.

"Que sepamos, esta correlación no se había demostrado antes", afirma el doctor Sanjay Ram, investigador de enfermedades infecciosas de la Facultad de Medicina Chan de la Universidad de Massachusetts (Estados Unidos). Ram, la doctora Sunita Gulati y sus colegas probaron los antígenos identificados por EDEN en modelos de laboratorio y animales.

El trabajo comenzó en 2008, cuando Andreas Holm Mattsson, de Dinamarca, estudió la bibliografía publicada para reunir un gran conjunto de datos sobre proteínas protectoras de superficie de diversas bacterias patógenas. Ese mismo año, Mattsson fundó Evaxion, una empresa emergente de inmunología por IA, y quiso diseñar un sistema basado en IA que pudiera identificar objetivos de vacunas en microbios infecciosos.

Para el nuevo estudio, Mattsson y sus colegas aplicaron este nuevo modelo de IA a los proteomas de 10 cepas clínicamente relevantes de ´Neisseria gonorrhoeae ´para predecir un conjunto de proteínas bacterianas que, en una vacuna, podrían ayudar a enseñar al sistema inmunitario del organismo a reconocer y defenderse de la bacteria.

"EDEN utiliza una función similar al reconocimiento facial para entender las diferencias entre proteínas", explica Mattsson.

Una vez recopilada la lista, la enviaron a Ram y Gulati. "Probamos y validamos todos sus candidatos en modelos de ratón", indica Ram. El grupo probó primero combinaciones de 2 ó 3 antígenos en ratones. Ese análisis identificó 2 proteínas implicadas en la división celular como candidatos prometedores, ninguno de los cuales se sabía previamente que estuviera expuesto en la superficie de la célula.

En experimentos de laboratorio, muestras de sangre tomadas de ratones inmunizados con estas 2 proteínas mataron in vitro bacterias de múltiples cepas de gonorrea. Estos resultados coincidían con las predicciones del EDEN. En otros experimentos, se infectó a ratones inmunizados con ´N. gonorrhoeae´ y la vacuna redujo la carga bacteriana.

"Fue una auténtica sorpresa --afirma Ram--. Nadie habría predicho que estas 2 proteínas que se creía que no estaban expuestas a la superficie funcionarían en vacunas, y otros investigadores reaccionaron con escepticismo".

Dada la eficacia de las pruebas individuales, el equipo de Evaxion combinó entonces las proteínas en una sola proteína quimérica, que indujo una respuesta inmunitaria que mostró una eficacia similar en modelos de laboratorio y animales.

Ram señala que la investigación también reveló un mecanismo crítico para la eliminación de la infección por ´N. gonorrhoeae´ mediante esta vacuna candidata. Queda por estudiar si estos mecanismos de eliminación bacteriana se dan en humanos.

Los investigadores están utilizando ahora EDEN para buscar proteínas candidatas a vacunas en otros microbios patógenos, incluidas varias bacterias para las que EDEN ha predicho una alta eficacia en modelos de ratón.

También están pensando en cómo ir más allá de la promesa del trabajo preclínico y ver si las mismas proteínas son protectoras en el cuerpo humano. Recientemente se han asociado con una empresa sudafricana de biotecnología para desarrollar una vacuna experimental de ARNm basada en los antígenos.