Muchas enfermedades siguen sin recibir financiación ni atención adecuadas, y las tasas de éxito del descubrimiento y desarrollo de nuevos fármacos suelen ser bajas.
La inteligencia artificial (IA) y la simulación son dos tecnologías que prometen redefinir la forma de diseñar terapias, al tiempo que aportan los conjuntos de datos, a menudo escasos, que se necesitan.
La IA y las tecnologías cuánticas también pueden contribuir a algo más que el desarrollo de fármacos, incluidos mejores conocimientos médicos, análisis predictivos en el ámbito sanitario y ciberseguridad.
A pesar de los avances en biotecnología, aún existen más de 7.000 enfermedades sin tratamiento eficaz en la actualidad. Además, persisten las desigualdades en la salud mundial, ya que los tratamientos de muchas enfermedades infecciosas no atraen una financiación de investigación ni una atención farmacéutica suficientes. Según la Organización Mundial de la Salud, casi 2.000 millones de personas (una cuarta parte de la población mundial) no tienen acceso a medicamentos esenciales.
La inteligencia artificial (IA) y la “simulación” son dos tecnologías que prometen redefinir el desarrollo de fármacos y mejorar nuestra capacidad de respuesta ante las crisis sanitarias mundiales.
El costoso camino del desarrollo de fármacos
El recorrido desde la molécula hasta el medicamento de un nuevo fármaco es largo, laborioso y costoso. El desarrollo de un solo fármaco puede costar entre $1.300 millones y 4.000 millones de dólares y requerir entre 10 y 15 años. Cada año se conciben en los laboratorios miles de compuestos prometedores, pero solo una fracción supera el arduo camino hasta los ensayos clínicos, donde el éxito aún no está garantizado: en Estados Unidos, aproximadamente el 88 % de los fármacos que llegan a los ensayos clínicos no logran superarlos ni obtener la aprobación.
Un desarrollo exitoso de fármacos exige sortear un laberinto de combinaciones moleculares: identificar los compuestos más prometedores que producen el efecto previsto, evitando al mismo tiempo toxicidades imprevistas y efectos secundarios adversos. Con datos y potencia de cálculo suficientes, la IA puede ayudar a los investigadores a identificar y mitigar estos problemas, lo que permite crear tratamientos más seguros y eficaces y acelerar su llegada al mercado. Sin embargo, en algunos casos existen pocos datos o análisis, o ninguno, en los que basar la formulación de compuestos farmacéuticos eficaces, en particular para el cáncer, el Alzheimer y otras enfermedades hasta ahora no tratables con fármacos.
La dificultad, el coste y las bajas tasas de éxito del desarrollo de nuevos fármacos influyen notablemente en qué programas de investigación sobre enfermedades se llevan a cabo, lo que desalienta las terapias para enfermedades menos frecuentes o más complejas, así como para aquellas que afectan de manera desproporcionada a las poblaciones más pobres.
La promesa de la IA y la simulación
Superar los desafíos que plantean los objetivos hasta ahora no tratables con fármacos exige una tecnología que vaya más allá de la IA, hacia el ámbito de la física de primeros principios. Cuando no disponemos de los datos necesarios para que la IA diseñe terapias eficaces, la simulación puede llenar ese vacío, generando nuevos conjuntos de datos mediante el modelado digital de compuestos biofarmacéuticos y la simulación rápida de sus interacciones químicas con las dianas moleculares dentro del cuerpo humano.
La simulación de estos gemelos digitales requiere técnicas de computación avanzadas, impulsadas hoy por hardware clásico de unidades de procesamiento gráfico (GPU) y, en el futuro, por chips híbridos GPU-cuánticos que resuelvan las ecuaciones de la mecánica cuántica que rigen las interacciones moleculares a nivel electrónico. La reciente aceleración del rendimiento de las GPU ha permitido que estas simulaciones se ejecuten a escalas relevantes, lo que libera el potencial de la simulación de formas antes no disponibles.
Los enfoques que utilizan la IA y la física cuántica para la experimentación científica mediante computadoras revelan respuestas a preguntas que antes solo podían responderse mediante experimentación física prolongada y costosa. Los conocimientos obtenidos al observar las interacciones químicas a nivel molecular generan los datos que los investigadores necesitan para desarrollar nuevos tratamientos prometedores para las enfermedades más difíciles de tratar.
En Estados Unidos, aproximadamente el 88 % de los fármacos que llegan a los ensayos clínicos no logran superarlos ni obtener la aprobación.
Jack Hidary, consejero delegado de SandboxAQ
Aplicaciones más allá del descubrimiento de fármacos
El impacto de las tecnologías informáticas avanzadas va más allá del desarrollo de fármacos. Los sensores cuánticos, con su sensibilidad inherente al entorno que les rodea, prometen diagnósticos y imágenes médicas precisos, al medir incluso las desviaciones más sutiles en los campos magnéticos que rodean los órganos vitales.
Cuando se combinan con la IA para eliminar el ruido de fondo, estos sensores permiten obtener conocimientos médicos e imágenes que antes eran inalcanzables a pie de cama. Se están desarrollando trabajos para que estos dispositivos sean más potentes, portátiles y rentables, de modo que puedan utilizarse en hospitales rurales, remotos o militares, ambulancias y otros lugares donde los equipos tradicionales de diagnóstico por imagen no están disponibles, no son utilizables o resultan prohibitivos en cuanto a costes.
Las capacidades predictivas también pueden aportar otros conocimientos relacionados con la salud y optimizar las cadenas de suministro mundiales y la logística. Con datos suficientes, tenemos el potencial de hacer frente a las amenazas para la salud pública. Podemos reforzar nuestra capacidad para prever picos de demanda de recursos médicos esenciales, ingredientes y suministros, agilizando su entrega a las zonas donde más urgentemente se necesitan.
Además, a medida que aumentan los ciberataques, especialmente contra las organizaciones sanitarias, la implantación de una gestión moderna de la criptografía con normas de criptografía poscuántica puede proteger a las organizaciones frente a amenazas actuales y en evolución. Proteger la propiedad intelectual y otros datos sanitarios sensibles podría reducir los costes de investigación y desarrollo (I+D) y repercutir potencialmente en la asequibilidad.
Desbloquear el potencial a través de la comunidad mundial
La pandemia de COVID-19 puso a prueba las capacidades de nuestro sistema sanitario mundial, al descubrir numerosas deficiencias y poner de relieve su potencial de mejora. Entre ellas, se evidenció la necesidad de una mayor colaboración internacional entre las comunidades académicas y los sectores tecnológico, farmacéutico y gubernamental, con el fin de desarrollar nuevos procesos y tecnologías que permitan prevenir futuras pandemias y mejorar la prestación de la atención.
En el ámbito tecnológico, QuPharm, un consorcio de 17 empresas, se ha unido a la Pistoia Alliance, al Quantum Economic Development Consortium y al Industrial Strategy Challenge Fund de Innovate UK para explorar las aplicaciones de las tecnologías de IA y cuánticas en la atención sanitaria, con el objetivo declarado de construir un ordenador cuántico para “superar los obstáculos comunes a la innovación y transformar la I+D”.
Como detalla el National Quantum Blueprint del Foro Económico Mundial, dicha colaboración es esencial para aprovechar plenamente el profundo impacto de estas tecnologías altamente especializadas y de uso intensivo de recursos, y para subrayar la importancia de las alianzas mundiales e interdisciplinarias.
El camino a seguir
La IA y otros paradigmas informáticos avanzados, como la simulación, prometen revolucionar la atención al paciente, permitiendo la creación rápida de nuevos fármacos y garantizando su disponibilidad cuando y donde más se necesiten. Pueden capacitar a la próxima generación de científicos para explorar nuevas fronteras terapéuticas, aprovechar la mejora de las imágenes médicas y la ciberseguridad, y preparar al mundo para desafíos sanitarios mundiales imprevistos.
La promesa de la IA y la simulación es ilimitada, pero debemos trabajar juntos, tender puentes y abrazar un futuro en el que la atención sanitaria sea más accesible, eficiente y eficaz. Emprendamos juntos este viaje transformador hacia una mejor atención sanitaria, sociedad y humanidad.
