Diseño de Péptidos Antifúngicos y Antimicrobianos Altamente Potentes Utilizando Inteligencia Artificial Explicable

Área de la Ciencia:

• Química computacional y descubrimiento de fármacos
• Inteligencia artificial en medicina
• Terapéuticas peptídicas

Sus antecedentes:

• Los péptidos antimicrobianos (AMP) son prometedores contra bacterias resistentes y biopelículas.
• Los métodos actuales de diseño de AMP requieren optimización para lograr eficiencia y rentabilidad.
• El diseño racional de novo es crucial para desarrollar péptidos con las propiedades deseadas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un pipeline computacional para el diseño racional de novo de AMP y péptidos antifúngicos.
• Aprovechar un marco de inteligencia artificial explicable (XAI) que combina el Autoencoder de Wasserstein (WAE) y el Mapeo Topográfico Generativo (GTM).
• Evaluar computacionalmente e identificar péptidos antimicrobianos y antifúngicos potentes.

Principales métodos:

• Se utilizó un WAE para aprender representaciones latentes del espacio peptídico.
• Se empleó GTM para guiar la generación de nuevos AMP a través de mapas del espacio latente 2D.
• Se integraron modelos de aprendizaje automático para evaluar los péptidos generados en función de la actividad predicha.

Principales resultados:

• El pipeline generó con éxito péptidos con actividad antimicrobiana y antifúngica verificada.
• La validación experimental contra Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA) arrojó una tasa de aciertos del 100 % en la eliminación de biopelículas.
• El péptido antifúngico más potente mostró una mejora significativa en el IC50 en comparación con el péptido de referencia '1018'.

Conclusiones:

• El pipeline computacional desarrollado basado en XAI permite el diseño racional de novo eficiente de AMP y péptidos antifúngicos.
• El pipeline demuestra una alta eficacia en la identificación de agentes antifúngicos potentes con actividad mejorada.
• Este enfoque es adaptable para optimizar propiedades peptídicas adicionales, facilitando el desarrollo de terapéuticas basadas en péptidos.