Inteligencia artificial & Ciencia | Investigación

Descubren con IA cómo una bacteria común se convierte en caníbal

Usan inteligencia artificial para analizar la genética tras el estreptococo A que provoca fiebre del parto

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Descubren con IA cómo una bacteria común se convierte en caníbal
Staphylococcus pyogenes que puede convertirse en bacteria come carne

Staphylococcus pyogenes que puede convertirse en bacteria come carne NIH

Resumen:

De cuando en cuando salta la noticia en que una persona ha sido devorada por una bacteria come carne. Relatos de impacto que parten de historias humanas triviales, como la de la mujer que comió unas otras y terminó canibalizada por un microbio presente en el alimento. En realidad, son casos excepcionales, pero preocupantes desde el punto de vista de la investigación, ya que en ocasiones todo viene de una bacteria común en las infecciones de garganta leves, que se torna mortífera, inexplicablemente.

Ahora, un equipo del Hospital Metodista de Houston (EE.UU.) ha detectado con la ayuda de inteligencia artificial los mecanismos que desencadenan una de estas versiones come carne del estreptococo A, el presente en la llamada fiebre del parto. Se trata de una infección que afecta a las mamás y sus recién nacidos poco después del alumbramiento. Es una especie de faringitis que puede terminar por dejar a sus víctimas sin extremidades o matarlas.

El estreptococo del grupo A es un organismo que causa más de 700 millones de casos de infección humana cada año en todo el mundo. Si bien en la mayoría de veces hay estreptococos que afectan la garganta –cusi cualquier persona los ha tenido–, también es una causa relativamente común de enfermedades invasivas graves. A mediados de la década de 1980, se observó un incremento en los casos de Streptococcus pyogenes tanto en Norteamérica como en Europa. Aparecía en personas sanas, sin antecedentes y sin inmunodeficiencias. En 1987 se describió por primera vez el síndrome de shock tóxico de esta bacteria, que empezó a bautizarse como «come carne». Una de sus versiones afecta a mamás y bebés.

«La sepsis puerperal, más comúnmente llamada fiebre del parto, causa muchas muertes a nivel mundial en mujeres que están en proceso de dar a luz o poco después de nacer», explica el doctor James M. Musser, el autor de un artículo en Nature Genetics. «Se cree que aproximadamente el 10% de todas las mujeres que tienen fiebre del parto terminarán muriendo. Es devastador y algunas veces también puede causar que el niño muera».

Musser, quien es presidente del Departamento de Patología y Medicina Genómica de Houston Methodist, hizo algo sin precedentes en el estudio de este patógeno que come carne. Estudiaron la relación entre tres entidades separadas del grupo A de estreptococos. Una novedad en el campo de la investigación de bacterias que se llevó a cabo a gran escala; analizaron la interacción entre el genoma, el transcriptoma (la parte del código genético que se transcribe en las células) y la virulencia. Esto generó una gran cantidad de datos que se prestaron para usar inteligencia artificial que detectase patrones.

La inteligencia artificial, a la caza de una proteína

¿Qué hace al estreptococo ser tan mortífero? Una combinación de de esos elementos que deriva, entre otras, en la presencia de la proteína de la cepa M28. «Al comprender la relación y la interacción entre el genoma, el transcriptoma y la virulencia, tenemos muchas más posibilidades de poder crear con éxito nuevas vacunas y terapias para los pacientes infectados, así como encontrar otras formas de prevenir o al menos minimizar la cantidad de daño». Tomar las relaciones de los tres al mismo tiempo les dio una mejor comprensión de cómo el organismo funciona y cómo opera realmente para convertirse en un patógeno y causar enfermedades.

Una de las cosas inesperadas que descubrimos fue una estrategia que usa el estreptococo para causar enfermedades graves

«Una de las cosas inesperadas y emocionantes que descubrimos fue una estrategia que usa el estreptococo para causar enfermedades graves en los seres humanos», dice Musser. «Este nuevo mecanismo que encontramos controla la virulencia y determina si el organismo es solo un patógeno o un patógeno realmente irritable que come carne. Ese descubrimiento no hubiera sido posible sin tener este conjunto de datos inusualmente grande disponible para análisis con inteligencia artificial».

Para hacer esto, observaron la cepa M28 del estreptococo del grupo A, que causa una gran cantidad de casos invasivos y una alta incidencia de fiebre en los niños, en particular.

«Hemos estado estudiando este problema durante más de 100 años, y aún no tenemos una vacuna eficaz contra el estreptococo del grupo A. Creo que el futuro de muchas investigaciones de patogénesis bacteriana estará generar y analizar conjuntos de datos mucho más grandes», explica Musser.

Como en la investigacion del cáncer, «pudimos mostrar claramente nuevas rutas sobre cómo la cepa M28 del estreptococo del grupo A causa infección, y nos brinda una hoja de ruta para comprender cómo este organismo causa la sepsis materna», dijo.

Los datos que generaron serán catalogados para que otras personas los utilicen en bases de datos genómicas, disponibles en todo el mundo. Su esperanza es que al ponerla a disposición de otros equipos de manera gratuita, puedan verla con ojos nuevos «y ver cosas que nuestro grupo no notó».