Impulsar el progreso a través de las asociaciones

Preguntas y respuestas con el profesor James J. Collins, recientemente nombrado asesor especial de Abdul Latif Jameel Health

Como parte de su misión de mejorar la accesibilidad a la atención sanitaria de alta calidad en todo el mundo, Abdul Latif Jameel Health busca continuamente forjar asociaciones con las principales organizaciones, investigadores, innovadores y pensadores en las industrias mundiales de la biotecnología y la salud.

En mayo de 2021, nombró al profesor James J. Collins como asesor especial. James es el profesor Termeer de Ingeniería Médica y Ciencia en el Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia (IMES) y el Departamento de Ingeniería Biológica del Instituto Tecnológico de Massachusetts (ITM).

Su innovador grupo de investigación trabaja en biología sintética y de sistemas, desarrollando formas novedosas y pioneras de “reprogramar” organismos, incluidas las bacterias, para realizar tareas específicas, como la detección y el tratamiento de infecciones. Esto puede dar lugar a fármacos más baratos, pruebas diagnósticas rápidas y tratamientos más eficaces para infecciones resistentes a los antibióticos y una serie de enfermedades complejas.

Junto con su compañera del ITM Regina Barzilay, James es codirector de la facultad de la Clínica Abdul Latif Jameel para el Aprendizaje Automático en Salud, (Clínica Jameel) en el  ITM desde su fundación en 2018.

Hablamos con el profesor Collins sobre su investigación, su nuevo cargo en Abdul Latif Jameel Health y su visión del futuro de la sanidad mundial.

¿Podría hacer una breve descripción de su trabajo actual?

Soy profesor Termeer de Ingeniería y Ciencia Médica en el Instituto de Ingeniería y Ciencia Médica, así como en el Departamento de Ingeniería Biológica. También soy cofundador de la Clínica Jameel, creada gracias a una generosa donación de Mohammed Jameel y su familia, con el fin de servir de punto de enlace para los esfuerzos del ITM centrados en aplicar la IA a los desafíos de la atención sanitaria.

Además de mi puesto en el ITM, también soy miembro fundador del cuerpo docente principal del Wyss Institute en Harvard y miembro del instituto en el Broad Institute del ITM y Harvard. Mi laboratorio se centra principalmente en dos áreas: la biología sintética y la investigación de antibióticos, dos áreas que están aprovechando cada vez más el potencial de la IA para hacer avanzar nuestros conocimientos y capacidades.

¿Cuándo conoció Abdul Latif Jameel Health?

Rápidamente me puse en contacto con Mohammed Jameel y la Familia Jameel, junto con Community Jameel, y sus intereses más amplios en la investigación traslacional de la atención sanitaria. Fue probablemente al año de mi participación en la Clínica Jameel cuando conocí Abdul Latif Jameel Health más específicamente. Su misión coincide con mi propio enfoque. Me encantó que me pidieran que me uniera como asesor; consiste principalmente en ayudar a Abdul Latif Jameel Health a evaluar oportunidades interesantes de inversión o asociación, como las recientes alianzas con Evelo Biosciences y Cellarity.

¿Cuáles son, en su opinión, los mayores retos a los que se enfrenta actualmente la sanidad mundial?

La mayoría de la gente piensa que los retos de la salud mundial giran exclusivamente en torno a las enfermedades infecciosas. En mi campo, trabajamos en el ámbito de las enfermedades infecciosas, sobre todo en el de los antibióticos y, cada vez más, en el de los antivirales, como resultado de la pandemia de COVID-19. Pero un aspecto que no se tiene en cuenta es que los países en vías de desarrollo también se enfrentan a grandes desafíos en torno a las enfermedades no infecciosas, como el cáncer y las enfermedades degenerativas nerviosas.

Por lo tanto, el mayor desafío es cómo hacer que los maravillosos avances que estamos viendo tanto en enfermedades infecciosas como no infecciosas sean asequibles y accesibles para todos.

Tradicionalmente, la mayor parte de los esfuerzos en torno a la salud pública mundial se han realizado en el ámbito de las organizaciones sin ánimo de lucro. Una de las misiones de Abdul Latif Jameel Health es ver cómo se puede lograr desde una perspectiva con ánimo de lucro aprovechando la capacidad de las fuerzas del mercado y el estímulo de este para impulsar un cambio significativo.

A nivel personal, muchos de mis intereses se centran en las enfermedades infecciosas, pero cada vez más buscamos cómo diversas herramientas de la IA y la biología sintética pueden hacer frente a otras enfermedades más complejas y pueden prestarse bien a abordar retos sanitarios más amplios en todo el mundo.

¿Podría dar algunos ejemplos de cómo las tecnologías como la IA, los macrodatos y el aprendizaje automático están haciendo avanzar la innovación en la atención sanitaria?

Si hablamos de los antibióticos en primer lugar, como parte de la Clínica Jameel, Regina Barzilay, Tommi Jaakkola y yo mismo colaboramos para ver si podíamos aprovechar el poder de la IA para abordar la crisis de la resistencia a los antibióticos. Fuimos capaces de avanzar en un esfuerzo piloto en el que entrenamos un modelo de IA para ayudarnos a identificar un nuevo y potente antibiótico llamado halicina, que era muy eficaz contra una amplia gama de patógenos, incluidos los multirresistentes, los ampliamente resistentes a los fármacos y los panresistentes.

Posteriormente pudimos aplicar el modelo a una enorme biblioteca de 1500 millones de moléculas en solo unos días, identificando un gran número de otros nuevos candidatos a antibióticos.

Ya hemos lanzado el proyecto Antibiotics-AI en el ITM a través de la Clínica Jameel, con el objetivo de utilizar la IA para diseñar y descubrir una nueva clase de antibióticos, como hicimos con la halicina.

En cuanto a la biología sintética, ya hemos establecido que se pueden utilizar circuitos genéticos sintéticos diseñados junto con extractos libres de células. En el caso de los sistemas sin células, puede abrir una célula viva y sacar la “maquinaria” de esa célula. Nuestro avance fue demostrar que podíamos liofilizar estos extractos libres de células junto con circuitos genéticos de biología sintética en papel para crear diagnósticos baratos basados en papel.

Quizás lo más sorprendente es que, en medio de la pandemia de COVID-19 y bajo los auspicios de la Clínica Jameel, en parte, demostramos que podíamos usar la biología sintética para crear un diagnóstico de COVID-19 con mascarilla que podía dar un resultado en relativamente pocos minutos con alta sensibilidad y especificidad al SARS-CoV-2. En resumen, una mascarilla que podría indicarte si tienes COVID-19.

¿Hasta qué punto están cerca de la comercialización estos avances?

En el caso de la halicina, estamos avanzando hacia un posible ensayo clínico, explorando su toxicidad, desarrollando análogos para abordar la toxicidad y estudiando otros aspectos de sus propiedades farmacológicas.

En cuanto al diagnóstico en papel, tenemos una derivación del ITM, Sherlock Biosciences, que ha desarrollado un diagnóstico de COVID-19 aprobado por la FDA y basado en nuestra plataforma de biología sintética. Ahora ha sido adoptado por múltiples empresas de diagnóstico mundiales, así como por el país de Nepal como su prueba nacional. Sherlock Biosciences y sus socios están ahora a punto de utilizar nuestra tecnología para realizar 10 millones de pruebas de diagnóstico de COVID-19 cada mes en países de todo el mundo.

La mascarilla de diagnóstico aún está en fase académica. Aún no se ha comercializado, pero es una oportunidad interesante para explorar cómo podríamos pasar de una demostración de laboratorio en el ITM y el Wyss Institute a un producto que podría estar disponible en su farmacia local.

¿Hasta qué punto es importante asegurarse de que innovaciones como estas lleguen a todo el mundo y no solo se conviertan en atención sanitaria para las naciones ricas?

Una parte importante de mi misión como profesor y empresario es intentar que nuestras tecnologías estén al alcance de todos. Con demasiada frecuencia vemos empresas que se guían por los beneficios en lugar de por el impacto, especialmente en Estados Unidos. Para mí, el impacto es mucho más importante que los beneficios. Preferiría ver un producto que beneficie a millones de personas en vez de ganar millones de dólares con el producto.

¿La pandemia de COVID-19 ha animado a la gente a pensar más en este aspecto?

Lo ha hecho, pero no tanto como debería. La codicia es, por desgracia, una fuerza muy poderosa en este mundo.

Por este motivo, a través de Sherlock Biosciences, hemos creado una fundación llamada The 221b Foundation, nombrada así por la dirección ficticia de Sherlock Holmes en Londres.

Nos hemos comprometido a donar todos los beneficios de nuestro producto COVID-19 a la fundación, así como a poner toda nuestra propiedad intelectual en torno al diagnóstico CRISPR a disposición de cualquier organización que quiera desarrollar diagnósticos de COVID-19, entendiendo que los beneficios deben volver a la fundación.

Estos beneficios se dedican a impulsar los esfuerzos de STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) para las minorías infrarrepresentadas, tratando de animar a más jóvenes a estudiar materias STEM, a avanzar en las tecnologías y a abordar los retos sanitarios mundiales.

¿Cómo ayuda la Clínica Jameel en su conjunto a resolver algunos de estos problemas?

La Clínica Jameel se formó hace aproximadamente tres años [2018] y ha estado prosperando desde entonces, con una serie de emocionantes programas en marcha.

En medio de la pandemia, la Clínica lanzó un programa llamado IA Cures, que tiene como objetivo hacer avanzar la IA para hacer frente a los patógenos emergentes, incluido el SARS-CoV-2. Como parte de esta iniciativa, pudimos reunir una serie de conjuntos de datos interesantes que fueron puestos a disposición de investigadores de todo el mundo.

Al trabajar con Regina Barzilay y Tommi Jaakkola y varios de sus estudiantes de posgrado, también pudimos utilizar la IA, por ejemplo, para desarrollar combinaciones eficaces para tratar el SARS-CoV-2, el patógeno que causa la COVID-19.

¿Qué tienen la IA, los macrodatos y el aprendizaje automático que los convierte en elementos tan revolucionarios en la innovación sanitaria?

El aspecto clave de la IA y los macrodatos es que estos recursos nos permiten abarcar la complejidad de la biología y la química a una escala muy superior a la que podrían alcanzar nuestros cerebros por sí solos.

Incluso las células vivas más simples, las bacterias, son mucho más complicadas que la máquina más complicada que hayamos diseñado en la Tierra. Es realmente imposible entender de forma exhaustiva cómo ha evolucionado un sistema vivo de estas características a lo largo de miles de millones de años.

Del mismo modo, es increíblemente difícil entender cómo un fármaco que estamos desarrollando podría afectar a la compleja biología de una célula o conjunto de células vivas. Los macrodatos y la IA nos permiten hacerlo. Podemos utilizar estas tecnologías para consultar la biología de una célula viva a una escala que antes no podíamos utilizar. Nos permite comprender la interacción entre moléculas para generar una mejor comprensión sobre cómo todos estos increíbles componentes de una célula viva interactúan para crear un estado saludable y cómo pueden descomponerse en sus interacciones para crear un estado de enfermedad. Esto nos permite identificar cómo podríamos intervenir para corregir o mejorar un estado de enfermedad o lesión.

¿Se conoce ya plenamente el potencial de estas tecnologías?

En absoluto, aún es muy pronto para aplicar la IA a los retos de la atención sanitaria. Hemos visto que la IA y los macrodatos tienen un gran impacto en el mundo de la información y en Internet, pero en los campos de la biología y la medicina, la era de los macrodatos aún está en sus inicios. Creo que veremos avances cada vez mayores en la próxima década o dos, a medida que se recopilen y pongan a disposición más y más datos. Una de nuestras misiones en la Clínica Jameel es formar a la próxima generación de investigadores sanitarios para que sean multidisciplinares, de modo que tengan experiencia tanto en IA/aprendizaje automático como en biología y química, lo que les permitirá trabajar en la interfaz de la tecnología, la ciencia y la medicina para lograr avances importantes para los pacientes.

De cara al futuro, ¿cómo cree que será el futuro de la sanidad mundial a medio y largo plazo?

Creo que una de las pocas ventajas de la pandemia es la creciente concienciación de los jóvenes sobre la importancia de las enfermedades infecciosas como un tema serio que merece su atención. Por lo tanto, creo que veremos más jóvenes talentos entrar en el campo de las enfermedades infecciosas y la salud mundial, lo que sin duda hará avanzar nuestros conocimientos y nuestras capacidades para detectar, tratar y prevenir las infecciones.

De cara al futuro, no cabe duda de que asistiremos a cambios y avances espectaculares en la biomedicina. Veremos el creciente impacto de los macrodatos, las tecnologías avanzadas, como la IA y la biología sintética, para avanzar en los esfuerzos que nos permiten diagnosticar mejor las enfermedades, tratarlas y prevenirlas en todo el mundo, de una manera económicamente eficiente y, esperamos, asequible para todos.