Un algoritmo inteligente detecta qué dos pastillas de uso común no deben tomarse juntas

Todos los medicamentos que se toman por vía oral tienen que atravesar la pared del tubo digestivo; de ahí pueden pasar a la sangre y comenzar a actuar. En este proceso, el papel de las proteínas transportadoras que se encuentran en las diferentes células que recubren el tubo digestivo es esencial. Estos transportadores ayudan a que la pastilla atraviese la pared digestiva, pero se desconoce cuáles utilizan muchos de los fármacos que tomamos para salir del tubo digestivo.

Identificar los transportadores que utilizan fármacos concretos, especialmente los que más comunes, podría ayudar a mejorar el tratamiento de los pacientes. Y es que si dos medicamentos dependen del mismo transportador, pueden interferir entre sí y no deberían recetarse juntos.

Investigadores del prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), del Hospital Brigham and Women's y de la Universidad de Duke (Estados Unidos) han desarrollado una estrategia para identificar los transportadores utilizados por distintos fármacos. Su método, que utiliza un algoritmo inteligente, ya ha revelado dos millones de posibles interacciones entre medicamentos al analizar 23 fármacos de uso común y 1.595 fármacos experimentales.

Una de estas interacciones, entre un antibiótico ampliamente recetado y un anticoagulante, se confirmó en pacientes humanos. El estudio, que se publica hoy en la revista científica Nature Biomedical Engineering, podría contribuir a cambiar algunas prescripciones de medicamentos comunes para eliminar toxicidades al interactuar con otros fármacos y para mejorar la efectividad de las recetas.

"Uno de los retos del estudio de la absorción es que los fármacos están sujetos a diferentes transportadores. Este estudio trata de cómo podemos modelizar esas interacciones, lo que podría ayudarnos a fabricar fármacos más seguros y eficaces, y a predecir posibles toxicidades difíciles de prever hasta ahora", afirma Giovanni Traverso, profesor asociado de Ingeniería Mecánica del MIT, gastroenterólogo del Hospital Brigham and Women's y autor principal del estudio.

Saber más sobre qué transportadores ayudan a los fármacos a atravesar el tubo digestivo también podría ayudar a los fabricantes de medicamentos a "mejorar la capacidad de absorción de los nuevos fármacos añadiendo sustancias para potenciar sus interacciones con los transportadores", añade.

Qué pastillas interactúan entre sí

Estudios anteriores han identificado varios transportadores en el tracto gastrointestinal que ayudan a los fármacos a atravesar la mucosa. Tres de los más utilizados —en los que se centró el nuevo estudio— son BCRP, MRP2 y PgP.

Además, para el estudio, Traverso y sus colegas adaptaron un modelo de tejido que habían desarrollado en 2020 para medir la capacidad de absorción de un fármaco. Este modelo basado en tejido intestinal porcino cultivado en el laboratorio puede utilizarse para exponer sistemáticamente el tejido a diferentes formulaciones de fármacos y medir su absorción.

Para estudiar el papel de cada uno de los transportadores en el tejido, los investigadores utilizaron cadenas cortas de ARN para anular la expresión de cada transportador. En cada sección de tejido, anularon diferentes combinaciones de transportadores, lo que les permitió estudiar cómo interactúa cada transportador con muchos fármacos diferentes.

"Hay varios caminos que los fármacos pueden tomar a través del tejido, pero no se sabe cuál toman. Podemos cerrar las vías por separado para averiguar si, al cerrar esta vía, el fármaco sigue pasando. Si la respuesta es afirmativa, entonces no está utilizando esa vía", afirma Traverso.

Los investigadores identificaron los transportadores que utilizan 23 fármacos de uso común. A continuación, entrenaron al algoritmo con esos datos y con los de varias bases de datos de fármacos. El sistema aprendió a predecir qué fármacos interactuarían con qué transportadores, basándose en las similitudes entre las estructuras químicas de los fármacos.

Utilizando este modelo, el análisis arrojó las casi 2 millones de predicciones. Entre ellas, se predijo que la doxiciclina, un antibiótico, podría interactuar con la warfarina, un anticoagulante de uso común. También se predijo que la doxiciclina interaccionaría con la digoxina, que se utiliza para tratar la insuficiencia cardiaca, el levetiracetam, un anticonvulsivo, y el tacrolimus, un inmunosupresor.

Interacción entre doxicilina y warfarina

Para comprobar la predicción de las interacciones, los investigadores analizaron los datos de unos 50 pacientes que habían estado tomando uno de esos tres fármacos cuando se les recetó doxiciclina. Estos datos, procedentes de una base de datos de pacientes del Hospital General de Massachusetts y del Hospital Brigham and Women's, mostraron que cuando se administraba doxiciclina a pacientes que ya tomaban warfarina, el nivel de warfarina en el torrente sanguíneo de los pacientes aumentaba y volvía a descender después de dejar de tomar doxiciclina, provocando una interacción perjudicial para los pacientes.

Estos datos también confirmaron las predicciones del modelo de que la absorción de la doxiciclina se ve afectada por la digoxina, el levetiracetam y el tacrolimus. Pero sólo uno de estos fármacos, el tacrolimus, interaccionaba con la doxiciclina.

"Se trata de fármacos de uso habitual, y somos los primeros en predecir esta interacción utilizando este modelo acelerado in silico e in vitro", afirma Traverso. "Este tipo de enfoque te da la capacidad de entender las posibles implicaciones de seguridad de administrar estos fármacos juntos".

Además de identificar posibles [[LINK:INTERNO|||Article|||64d612e8749cb0e4ddc3733e|||interacciones entre fármacos que ya están en uso [como el omeprazol]]], este enfoque también podría aplicarse a fármacos actualmente en desarrollo. Con esta tecnología, los farmacéuticos podrían ajustar la formulación de nuevas moléculas para evitar interacciones con otros fármacos o mejorar su capacidad de absorción.

Vivtex, una empresa de biotecnología cofundada en 2018 por el ex postdoctorado del MIT Thomas von Erlach, el profesor del Instituto MIT Robert Langer y Traverso para desarrollar nuevos sistemas de administración oral de fármacos, ahora está persiguiendo ese tipo de ajuste de fármacos.