A
IA pode ajudar a curar inúmeras doenças e inaugurar uma nova era de ouro para a
medicina
AlphaFold
pode ser a inovação científica mais empolgante deste século. Desenvolvido pelo
Google DeepMind e apresentado pela primeira vez em 2020, ele usa inteligência
artificial para descobrir a estrutura 3D de uma proteína. A tecnologia já foi
usada para resolver questões fundamentais em biologia, rendeu um Prêmio Nobel
(de química – para Demis Hassabis e John Jumper) e revolucionou a descoberta de
medicamentos. Como a maioria das tecnologias de IA, está apenas começando a se
aprimorar.
A
estrutura de uma proteína nos dá pistas sobre sua função e nos ajuda a
desenvolver novos medicamentos. O AlphaFold, que foi treinado em um enorme
banco de dados de estruturas resolvidas experimentalmente, chamado Protein Data
Bank, prevê a estrutura de uma proteína com base em sua sequência de
aminoácidos.
Antigamente,
o primeiro passo era produzir uma enorme quantidade de proteína — usando litros
de uma bactéria ou um vírus. Era preciso torcer para que a proteína se
organizasse em uma estrutura cristalina (notoriamente difícil) e, em seguida,
disparar raios X de alta energia contra ela. Isso se chama cristalografia de
raios X e podia levar anos. Agora, o AlphaFold consegue fazer isso em minutos
(e por um custo muito menor).
Quando
o AlphaFold participou de uma competição de resolução de estruturas de
proteínas em 2020, seu desempenho foi tão bom que alguns acusaram a equipe de
trapaça. Em sua estreia, o AlphaFold se tornou referência no mercado.
Atualmente, o banco de dados do AlphaFold contém aproximadamente 250 milhões de
estruturas de proteínas e já foi utilizado por quase 2 milhões de pessoas em
190 países – muito mais pessoas do que aquelas capazes de realizar
cristalografia de raios X!
Fiz meu
doutorado em biologia do câncer. Eu adoraria ter resolvido a estrutura da
proteína com a qual trabalhei. Talvez eu até pudesse tê-la usado para criar um
novo medicamento. Agora, posso acessar o servidor AlphaFold e gerar uma
estrutura em cinco minutos que teria consumido todo o meu doutorado.
A Dra.
Pauline Lascaux, bióloga molecular e estrutural da Universidade de Oxford,
afirmou que o AlphaFold foi fundamental para seu estudo mais recente , que
descobriu uma nova forma de reparo do DNA pelas células, e que mais de 90% dos
estudos que ela analisa o citam.
Então,
como funciona a descoberta de medicamentos com o AlphaFold? Neste estudo
recente publicado na revista Science , pesquisadores usaram o AlphaFold para
prever a estrutura do receptor de serotonina, que controla o humor. Por meio de
testes in silico (em computadores), eles testaram quais das 1,6 bilhão (!) de
moléculas poderiam se ligar à estrutura do AlphaFold. O que eles descobriram
foi uma série de moléculas que se ligavam com muito mais força do que os
medicamentos gerados pela abordagem convencional – experimental –, o que pode
representar novos medicamentos para transtornos de humor.
O
AlphaFold existe apenas desde 2020, mas seu impacto tem sido meteórico. Aqui
estão as três principais descobertas possibilitadas pelo AlphaFold até o
momento:
1. Resolvendo um problema de décadas : a
estrutura do complexo do poro nuclear, uma das maiores estruturas da célula.
Esse complexo é o guardião da entrada no núcleo, que contém o DNA da célula.
Ele está implicado no câncer, no envelhecimento e na neurodegeneração – e agora
sabemos como ele se parece em nível atômico.
2. Descoberta de um novo medicamento para
câncer de fígado. Em laboratório (não em pacientes), o medicamento, que tem
como alvo a proteína CDK20 associada ao câncer , impediu o crescimento do tumor
no fígado.
3. Auxiliar no desenvolvimento de uma
"seringa molecular" que introduz uma carga proteica terapêutica em
células humanas.
Existem
também empresas construídas com base no AlphaFold. Se o AlphaFold resolve o
enigma, o AlphaProteo fornece a chave. O AlphaProteo utiliza as estruturas do
AlphaFold para projetar moléculas que podem se ligar a outras proteínas e
modulá-las. Isso já foi usado para gerar moléculas nunca antes criadas – para
combater a Covid-19, o câncer e doenças autoimunes.
Também
da DeepMind, o AlphaMissense aborda o problema das mutações missense – pequenas
alterações em genes, com impacto funcional incerto. Apesar de sua prevalência,
sabemos apenas se cerca de 2% dessas alterações são patogênicas. O
AlphaMissense modela a estrutura das mutações usando o AlphaFold: se a
estrutura da proteína mudar, é provável que seja patogênica. Isso pode
transformar o diagnóstico e o tratamento de doenças genéticas raras.
Ainda
não sabemos se os medicamentos desenvolvidos com a tecnologia AlphaFold serão
aprovados nos ensaios clínicos, e nenhum foi testado em humanos até o momento –
só o tempo dirá.
No
futuro, o AlphaFold poderá permitir a descoberta de novos medicamentos por
indivíduos, encontrar drogas para alvos antes considerados inacessíveis e
desvendar os segredos da vida molecular. (Recentemente, o AlphaFold ajudou a
solucionar a estrutura da ponte entre o espermatozoide e o óvulo que se forma
durante a fertilização.)
Se a
primeira geração da descoberta de medicamentos foi a geração da natureza, que
nos deu a aspirina (a partir da casca do salgueiro), e a segunda foi a geração
da biotecnologia, que nos deu o Ozempic, então agora passamos para a terceira
geração: a geração da IA.
Fonte:
The Guardian
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