El profesor James Collins destaca la colaboración en su investigación sobre el uso de inteligencia artificial para diseñar nuevos antibióticos, acelerando el desarrollo de terapias efectivas contra patógenos resistentes.
En la búsqueda de soluciones a complejos desafíos globales como las enfermedades, la demanda energética y el cambio climático, investigadores científicos, incluidos los del MIT, han comenzado a utilizar la inteligencia artificial y el análisis cuantitativo para diseñar y construir células ingenierizadas con propiedades novedosas. Estas células pueden ser programadas para convertirse en nuevos tratamientos terapéuticos, combatiendo e incluso erradicando enfermedades.
James J. Collins, uno de los pioneros en el campo de la biología sintética y destacado investigador en biología de sistemas, ha liderado investigaciones que han dado lugar al desarrollo de nuevas clases de diagnósticos y terapias. Su trabajo incluye avances en la detección y tratamiento de patógenos como el Ebola, Zika, SARS-CoV-2 y bacterias resistentes a antibióticos. Collins es profesor de Ingeniería Médica y Ciencia en el MIT, así como director del MIT Abdul Latif Jameel Clinic for Machine Learning in Health y miembro del Broad Institute de MIT y Harvard.
En esta entrevista, Collins comparte detalles sobre su trabajo más reciente y sus objetivos futuros en la investigación.
Q. Su fama se debe a las colaboraciones con colegas del MIT y otras instituciones. ¿Cómo han influido estas asociaciones en su investigación?
A: La colaboración ha sido fundamental en el trabajo de mi laboratorio. En el MIT Jameel Clinic for Machine Learning in Health, establecí una colaboración con Regina Barzilay, profesora del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación del MIT, y con Tommi Jaakkola, profesor del mismo departamento. Juntos utilizamos aprendizaje profundo para descubrir nuevos antibióticos. Esta sinergia combinó nuestras experticias en inteligencia artificial, biología de redes y microbiología de sistemas, resultando en el descubrimiento de halicin, un potente nuevo antibiótico eficaz contra una amplia gama de patógenos bacterianos multirresistentes. Publicamos nuestros resultados en Cell en 2020, demostrando el poder de unir habilidades complementarias para abordar un desafío global en salud.
Además, he trabajado estrechamente con Donald Ingber en el Wyss Institute, aprovechando su tecnología de órganos-en-chips para probar la eficacia de los antibióticos descubiertos por IA. Estas plataformas nos permiten estudiar cómo se comportan los medicamentos en entornos similares a tejidos humanos, complementando los experimentos tradicionales con animales.
Q. Su investigación ha impulsado importantes avances en el diseño de antibióticos novedosos utilizando IA generativa y aprendizaje profundo. ¿Qué logros destacaría en este ámbito?
A: En 2025, nuestro laboratorio publicó un estudio en Cell que demuestra cómo la IA generativa puede ser utilizada para diseñar nuevos antibióticos desde cero. Empleamos algoritmos genéticos y autoencoders variacionales para generar millones de moléculas candidatas. Tras un proceso exhaustivo que incluyó filtrado computacional y revisión química medicinal, sintetizamos 24 compuestos que fueron probados experimentalmente; siete mostraron actividad antibacterial selectiva. Uno de ellos, NG1, fue capaz de erradicar cepas multirresistentes de Neisseria gonorrhoeae, mientras que otro compuesto dirigido al MRSA demostró eficacia al eliminar infecciones en modelos murinos.
A medida que avanzamos hacia adelante, estamos utilizando aprendizaje profundo para diseñar antibióticos con propiedades farmacológicas adecuadas que los conviertan en candidatos más sólidos para desarrollo clínico. Al integrar IA con pruebas biológicas a gran escala, buscamos acelerar el descubrimiento y diseño de antibióticos innovadores que sean seguros y efectivos para su uso terapéutico real.
Q. Usted es cofundador de Phare Bio, una organización sin fines de lucro dedicada a descubrir nuevos antibióticos mediante IA. ¿Qué espera lograr con estas colaboraciones?
A: Fundamos Phare Bio como una organización sin fines de lucro para avanzar los candidatos más prometedores emergentes del Antibiotics-AI Project hacia aplicaciones clínicas. La idea es cerrar la brecha entre descubrimiento y desarrollo mediante colaboraciones con empresas biotecnológicas, socios farmacéuticos e incluso gobiernos. Akhila Kosaraju está liderando brillantemente estos esfuerzos.
Recientemente recibimos una subvención de ARPA-H para utilizar IA generativa con el fin de diseñar 15 nuevos antibióticos como candidatos preclínicos. Este proyecto se basa directamente en nuestra investigación previa, combinando diseño computacional con pruebas experimentales para crear antibióticos listos para su desarrollo adicional. Con esta integración entre IA, biología y asociaciones traslacionales, esperamos establecer un pipeline capaz de responder rápidamente a la amenaza global que representa la resistencia a los antibióticos.