Simulaciones por computadora identifican nuevas formas de potenciar los protectores naturales de la piel

Cuando está en equilibrio, nuestra piel y su microbioma forman una asociación natural que ayuda a mantenerse sana y la defiende de las amenazas externas, como los contaminantes y los gérmenes que pueden causar infecciones. Las alteraciones en esa asociación (llamadas disbiosis) pueden conducir a desequilibrios en el microbioma produciendo olor corporal, problemas de la piel, y en casos más extremos, condiciones médicas como el eczema (o dermatitis atópica).

Además de alojar su microbioma, la piel es un órgano inmunológicamente activo que contribuye al sistema inmunológico innato de nuestro cuerpo con su pH natural ligeramente ácido, su fuerza mecánica, lípidos y la producción natural -a través de las células de la piel- de materiales similares a proteínas llamados péptidos antimicrobianos (AMPs). Juntos forman la primera línea de defensa contra los microbios causantes de infecciones que aterrizan en la piel.

Unilever I&D y su red global de socios de investigación han estado investigando el papel de la inmunidad de la piel y los AMPs durante más de una década. Unilever recurrió a IBM Research para desarrollar nuevas formas de entender, a nivel molecular, cómo sus productos interactúan con los AMPs para mejorar la actividad de defensa de la piel.

IBM y Unilever, en colaboración con el STFC -que aloja uno de los IBM Research’s Discovery Accelerators en el Hartree Centre, en el Reino Unido- utilizaron High Performace Computing y simulaciones avanzadas en IBM Power10 para comprender como los AMPs funcionan y traducir su conocimiento en productos para los consumidores, que mejoran los efectos de estos péptidos de defensas naturales.

El trabajo junto al Departamento de Informática Científica de STFC encontró que los aditivos de moléculas pequeñas (compuestos orgánicos con bajo peso molecular) pueden mejorar la potencia de estos péptidos de defensa que se producen de forma natural. Usando métodos avanzados de simulación de IBM, en combinación con estudios experimentales de Unilever, también identificaron nuevos mecanismos moleculares específicos que podrían ser responsables de esta potencia mejorada.

Se desarrollaron simulaciones por computadora para investigar cómo las moléculas individuales interactúan con las membranas bacterianas a escala molecular y así demostrar los mecanismos biofísicos fundamentales que están en juego. Los resultados de estas simulaciones se compararon con los resultados de extensas pruebas experimentales de laboratorio realizadas por Unilever para confirmar las predicciones computacionales.

“Este trabajo es un gran ejemplo del poder de nuestra colaboración continua con IBM y Unilever mientras trabajamos juntos para explorar nuevas posibilidades para el sector de la salud y el cuidado personal utilizando tecnologías digitales avanzadas. Este es exactamente el tipo de trabajo que continuaremos a través del National Centre for Digital Innovation de Hartree”, dijo la profesora Katherine Royse, directora del Centro STFC Hartree.

“Es inspirador ver a IBM, STFC y Unilever trabajando juntos para aplicar el poder de high-performance computing y así desbloquear un nuevo nivel de comprensión sobre cómo funciona la defensa de la piel”, dijo Samantha Samaras, global Vice President of Beauty and Personal Care R&D at Unilever.

Este trabajo ha permitido entender cómo estas moléculas pueden mejorar la higiene, pero también proporciona una comprensión más profunda de los mecanismos moleculares responsables del rendimiento mejorado de AMP, al emparejar sistemas de modelos simplificados y computación avanzada que aceleraron radicalmente la evaluación de la tecnología. Se espera que este trabajo permita crear productos innovadores y sostenibles que pueden ayudar a protegernos de los patógenos tanto ahora como en el futuro.

La combinación de estas tecnologías permitió sobrealimentar el método científico para promover el descubrimiento a un ritmo mucho más rápido, un proceso que IBM llama descubrimiento acelerado. El equipo espera que su trabajo pueda ayudar a Unilever a entender mejor cómo aprovechar las AMPs en futuros productos para ayudar a innumerables personas en todo el mundo a través del desarrollo de productos de higiene eficaces y sostenibles, mientras cumple con la normativa aplicable.

Para IBM este trabajo también es el comienzo de un nuevo capítulo emocionante mientras explora cómo puede ayudar a acelerar la investigación de otros patógenos dañinos. Más ampliamente, este trabajo abre un nuevo camino para descubrir potenciadores naturales de moléculas pequeñas para amplificar la función de los péptidos antimicrobianos. La comprensión de estos mecanismos y el proceso que utilizaron se puede aplicar para otras investigaciones, por ejemplo, en la búsqueda de nuevos antimicrobianos.