Novartis impulsa a los científicos con inteligencia artificial para acelerar el descubrimiento y desarrollo de medicamentos innovadores

Aquí tienen una historia de cocina como ninguna que hayan escuchado antes. Eso es porque los chefs son químicos, los ingredientes son moléculas y el plato principal es un nuevo medicamento diseñado para vencer la enfermedad.

Al menos, esa es la deliciosa descripción de Luca Finelli para explicar en términos simples cómo los científicos de Novartis buscan medicamentos innovadores impulsados por inteligencia artificial (IA), como parte de una colaboración con Microsoft para llevar los medicamentos a los pacientes más rápido.

Pero esa receta depende de la habilidad de los científicos de predecir qué mezcla de moléculas puede ser transformada en medicamentos, un tedioso proceso que por lo general toma décadas y puede costar miles de millones de dólares.

“Crear la fórmula de un medicamento se parece un poco a cocinar”, comentó Finelli, vicepresidente y director de información de valor, estrategia y diseño en Novartis, una empresa farmacéutica multinacional ubicada en Basel, Suiza.

“Por lo general, el científico de formulación debe decidir: ‘Tomaré esta cantidad de este ingrediente A y alguna cantidad de este ingrediente B’. Luego, prueban diferentes combinaciones”, agrega Finelli.

A continuación, se debe probar cada combinación molecular para medir la eficacia, la estabilidad, la seguridad y más. La realización de esos experimentos puede durar años. Y la mayoría de los prometedores candidatos a fármacos fracasan en algún lugar durante ese largo viaje.

Pero al aprovechar el poder de la inteligencia artificial en colaboración con Microsoft, los investigadores de Novartis pueden acortar ese proceso a semanas o incluso días.

¿Cómo? Las herramientas que utilizan IA pueden examinar de manera rápida los almacenes de datos y resultados de décadas de experimentos de laboratorio y sugerir moléculas con las características deseadas que están optimizadas para la tarea medicinal en cuestión. A continuación, se podría acelerar el seguimiento de esas pistas de medicamentos para realizar pruebas adicionales y, si se demuestra que son seguras y eficaces, se pueden desarrollar y fabricar como remedio para enfermedades. Este proceso reforzado por IA podría reducir años de experimentación de prueba y error con moléculas que no son ideales.

De hecho, esa funcionalidad ya se ha «integrado en el sistema de apoyo a la toma de decisiones frente a nuestros químicos medicinales», dice Shahram Ebadollahi, director de datos e inteligencia artificial de Novartis.

Los impactos humanos potenciales son enormes, dice Ebadollahi.

“Si se analizan todos los aspectos del proceso, desde el descubrimiento temprano de fármacos y el desarrollo de fármacos hasta los ensayos clínicos y luego la fabricación del fármaco a gran escala, solo en 2020, nuestros medicamentos llegaron a casi 800 millones de pacientes en todo el mundo”, dice Ebadollahi.

Para lograr esta hazaña, los científicos de Novartis crean moléculas que nunca se han fabricado, y estas moléculas ayudarán a desarrollar nuevos medicamentos para combatir enfermedades para las que no existen tratamientos, dice Karin Briner, directora de química de descubrimiento global en los Institutos de Investigación Biomédica de Novartis.

La base de este trabajo es la asociación estratégica de 2019 entre Novartis y Microsoft para «reimaginar la medicina» mediante la fundación del Laboratorio de Innovación de IA de Novartis. El objetivo de esa alianza es ayudar a acelerar el descubrimiento de fármacos para los pacientes de todo el mundo mediante el aumento de científicos con plataformas tecnológicas de vanguardia.

«Microsoft aporta dos cosas», dice Chris Bishop, director de laboratorio de Microsoft Research Europa.

“Aportamos nuestra experiencia en aprendizaje automático y nuestro cómputo a gran escala. Esos no existen en el mundo farmacéutico. Y Microsoft no puede asumir esto (de forma independiente). No somos una empresa farmacéutica. Entonces, la asociación es crucial”, dice Bishop. “Así es como se desarrollará la disrupción. Esa colaboración está en el corazón de esto».

El aprendizaje automático es una parte clave de la IA, ya que permite a las computadoras usar algoritmos para encontrar patrones y tendencias dentro de grandes conjuntos de datos.

En Novartis, los investigadores pueden aplicar IA para examinar un tesoro de datos de laboratorio de miles de experimentos de desarrollo de fármacos anteriores: hallazgos enterrados en archivos PDF, tablas de Excel y descripciones escritas de las propiedades químicas de moléculas exploradas con anterioridad.

“Por lo general, lo hacen de manera manual, luego de leer todos estos documentos para descubrir qué es relevante para la pregunta que tienen en mente”, dice Finelli.

«Aquí, la IA puede ayudar a hacer esto con unos pocos clics y devolver la información relevante al usuario para su uso posterior, informándole cómo diseñar experimentos futuros para encontrar nuevas formas de crear una formulación para un nuevo fármaco», añade Finelli.

Los investigadores de Novartis también aprovechan Microsoft Azure en su trabajo.

Con el tiempo, los científicos de Novartis pretenden utilizar modelos informáticos para ayudar a predecir estructuras moleculares prometedoras o para revelar qué experimentos podrían ser más útiles en las pruebas, y mantener la calidad y reducir un proceso de prueba que ahora puede llevar años.

“Ahora puede hacer 10 mil experimentos de manera simultánea, obtener los resultados y luego usarlos para diseñar los próximos 10 mil experimentos”, dice Bishop.

“La revolución ha comenzado a desarrollarse. El aprendizaje profundo cambia por completo la forma en que pensamos sobre la simulación de sistemas físicos: podría ser (simular) dos galaxias en colisión o sistemas meteorológicos o el clima. Y podrían ser pequeñas moléculas que se unen a las proteínas, en otras palabras, todo el proceso de funcionamiento de los medicamentos”, agrega Bishop.

Para realizar sus simulaciones moleculares, Novartis se basa en la experiencia proporcionada por el Laboratorio de Investigación de Microsoft en Cambridge y, en formas más pequeñas, por el trabajo en curso que se lleva a cabo en los Laboratorios de Investigación de Microsoft en Ámsterdam, Beijing y Redmond, Washington, dice Bishop.

Pero en el centro de todo ese descubrimiento, los humanos se mantienen como el motor más vital.

Como parte de su asociación estratégica con Microsoft, Novartis ha comenzado a llevar la inteligencia artificial al escritorio de todos los asociados de la empresa. En Novartis, llaman a esto «la habilitación de los científicos de datos ciudadanos».

“El negocio se basa cada vez más en datos. A mi modo de ver, es necesario incorporar herramientas basadas en IA (pequeños motores de IA) en todos los aspectos de la operación de una organización, de modo que una persona que no sea un científico de datos pueda tener una toma de decisiones más rápida y de mayor calidad”, Ebadollahi dice.

Este concepto en ascenso, también conocido como la democratización de la IA, brinda a las personas la capacidad de utilizar la IA para aprovechar la gran cantidad de datos disponibles y obtener conocimientos novedosos y descubrir tratamientos innovadores que mejoran y prolongan la vida de las personas.

“Es por eso que incluso hacemos este trabajo, ese es el propósito más elevado”, dice Ebadollahi. “En Novartis, impactamos vidas humanas a través de los medicamentos que desarrollamos. No puedes ser un científico de datos o un experto en aprendizaje automático y no tener eso en mente todos los días».

Para Ebadollahi, quien pasa gran parte de su tiempo enfocándose en las profundas complejidades de los conjuntos de datos y el aprendizaje automático, siempre existe un espacio mental para los seres queridos, familiares y amigos que lidian con problemas de salud.

Esos son los puntos de contacto humanos, dice, que ayudan a dinamizar su misión, que aclaran de qué se trata en verdad cada día de trabajo. Son sus rostros los que a veces entran en sus pensamientos junto con las últimas responsabilidades tecnológicas en su plato.

«En una empresa de medicamentos, se oye hablar de las dolencias, las enfermedades por las que estos fantásticos científicos, biólogos y químicos buscan un fármaco», dice Ebadollahi. “Está muy, muy presente en la atmósfera.

“En el meollo del trabajo, en el día a día de los negocios, es posible que te pierdas un poco en el ruido, pero es bueno dar un paso atrás y ver por qué haces lo que haces. Y cuando lo hago, esas son las imágenes que veo: los rostros de mis seres queridos me vienen a la mente».

Foto principal: Un científico de Novartis alcanza un frasco dentro de una campana de laboratorio. (Todas las fotos son cortesía de Novartis)