Pour la première fois, un médicament conçu par l’IA en est à la deuxième phase d’essais cliniques. Récemment, l’équipe à l’origine du médicament a publié un article décrivant comment elle l’a développé si rapidement.

Faite par Médecine Insilico, une société de biotechnologie basée à New York et à Hong Kong, le candidat médicament cible la fibrose pulmonaire idiopathique, une maladie mortelle qui provoque un durcissement et des cicatrices des poumons au fil du temps. Les dégâts sont irréversibles, rendant la respiration de plus en plus difficile. La maladie n’a pas de déclencheurs connus. Les scientifiques ont eu du mal à trouver des protéines ou des molécules susceptibles d’être à l’origine de la maladie comme cibles potentielles pour le traitement.

Pour les chimistes médicinaux, développer un remède contre la maladie est un cauchemar. Pour le Dr Alex Zhavoronkov, fondateur et PDG d'Insilico Medicine, ce défi représente une preuve de concept potentielle qui pourrait transformer le processus de découverte de médicaments grâce à l'IA et donner de l'espoir à des millions de personnes aux prises avec cette maladie mortelle.

Le médicament, baptisé ISM018_055, a été doté d'IA tout au long de son processus de développement. Avec Pharma.IA, la plateforme de conception de médicaments de la société, l'équipe a utilisé plusieurs méthodes d'IA pour trouver une cible potentielle pour la maladie, puis a généré des candidats médicaments prometteurs.

ISM018_055 s'est démarqué par sa capacité à réduire les cicatrices dans les cellules et dans les modèles animaux. L'année dernière, le médicament a terminé un essai clinique de phase I auprès de 126 volontaires sains en Nouvelle-Zélande et en Chine pour tester sa sécurité et a été réussi avec brio. L'équipe a maintenant a décrit l'intégralité de leur plateforme et ont publié leurs données dans Nature Biotechnology.

Le calendrier de découverte d’un médicament, depuis la recherche d’une cible jusqu’à l’achèvement des essais cliniques de phase I, est environ sept ans. Grâce à l’IA, Insilico a réalisé ces étapes en environ la moitié de ce temps.

« Très tôt, j'ai vu le potentiel d'utiliser l'IA pour accélérer et améliorer le processus de découverte de médicaments de bout en bout », a déclaré Zhavoronkov. Singularity Hub. Le concept a initialement rencontré le scepticisme de la communauté de la découverte de médicaments. Avec ISM018_055, l’équipe met sa plateforme d’IA « au test ultime : découvrir une nouvelle cible, concevoir une nouvelle molécule à partir de zéro pour inhiber cette cible, la tester et l’amener jusqu’aux essais cliniques avec des patients ».

Le médicament conçu par l’IA a des montagnes à gravir avant d’atteindre les pharmacies. Pour l’instant, son innocuité n’a été démontrée que chez des volontaires en bonne santé. La société a lancé Essais cliniques de phase II l'été dernier, qui étudiera plus en détail l'innocuité du médicament et commencera à tester son efficacité chez les personnes atteintes de la maladie.

« De nombreuses entreprises travaillent sur l’IA pour améliorer les différentes étapes de la découverte de médicaments » a affirmé Valérie Plante. Le Dr Michael Levitt, lauréat du prix Nobel de chimie, n'a pas participé aux travaux. "Insilico... a non seulement identifié une nouvelle cible, mais a également accéléré l'ensemble du processus de découverte de médicaments, et ils ont validé avec succès leurs méthodes d'IA."

Ce travail est tellement « passionnant pour moi », a-t-il déclaré.

Le long jeu

Les premières étapes de la découverte d’un médicament ressemblent un peu à des jeux de hasard à enjeux élevés.

Les scientifiques choisissent une cible dans le corps susceptible de provoquer une maladie, puis conçoivent minutieusement des produits chimiques pour interférer avec la cible. Les candidats sont ensuite examinés pour une myriade de propriétés préférables. Par exemple, peut-il être absorbé sous forme de pilule ou avec un inhalateur plutôt qu’une injection ? Le médicament peut-il atteindre la cible à des niveaux suffisamment élevés pour bloquer les cicatrices ? Peut-il être facilement décomposé et éliminé par les reins ? Finalement, est-ce sécuritaire ?

L’ensemble du processus de validation, de la découverte à l’approbation, peut prendre plus d’une décennie et coûter des milliards de dollars. La plupart du temps, le pari n’est pas gagnant. À peu près 90 pour cent des candidats médicaments initialement prometteurs échouent aux essais cliniques. Encore plus de candidats n’arrivent pas aussi loin.

La première étape – trouver la cible d’un médicament potentiel – est essentielle. Mais le processus est particulièrement difficile pour les maladies sans cause connue ou pour les problèmes de santé complexes tels que le cancer et les troubles liés à l’âge. Avec l’IA, Zhavoronkov se demandait s’il était possible d’accélérer le voyage. Au cours de la dernière décennie, l’équipe a formé plusieurs « scientifiques en IA » pour aider leurs collaborateurs humains.

La première, PandaOmique, utilise plusieurs algorithmes pour se concentrer sur des cibles potentielles dans de grands ensembles de données, par exemple des cartes génétiques ou protéiques et des données issues d'essais cliniques. Pour la fibrose pulmonaire idiopathique, l'équipe a formé l'outil sur des données provenant d'échantillons de tissus de patients atteints de la maladie et a ajouté du texte provenant d'un univers de publications scientifiques en ligne et de subventions dans le domaine.

En d'autres termes, PandaOmique s'est comporté comme un scientifique. Il a « lu » et synthétisé les connaissances existantes comme base et incorporé des données d’essais cliniques pour générer une liste de cibles potentielles pour la maladie en mettant l’accent sur la nouveauté.

Une protéine appelée TNIK s’est révélée être la meilleure candidate. Bien qu'il n'ait pas été associé auparavant à la fibrose pulmonaire idiopathique, le TNIK avait été une cible associé à de multiples « caractéristiques du vieillissement » – la myriade de processus génétiques et moléculaires dégradés qui s’accumulent à mesure que nous vieillissons.

Avec une cible potentielle en main, un autre moteur d'IA, appelé Chimie42, a utilisé des algorithmes génératifs pour trouver des produits chimiques susceptibles de s'accrocher au TNIK. Ce type d’IA génère des réponses textuelles dans des programmes populaires comme ChatGPT, mais elle peut également imaginer de nouveaux médicaments.

"L'IA générative en tant que technologie existe depuis 2020, mais nous nous trouvons maintenant à un moment charnière de grande prise de conscience commerciale et de réalisations révolutionnaires", a déclaré Zhavoronkov.

Grâce à l’expertise de chimistes médicinaux humains, l’équipe a finalement trouvé son candidat-médicament : ISM018_055. Le médicament s’est avéré sûr et efficace pour réduire les cicatrices dans les poumons chez les modèles animaux. Étonnamment, il a également protégé la peau et les reins de la fibrose, qui survient souvent au cours du vieillissement.

Fin 2021, l’équipe a lancé un essai clinique en Australie testant l’innocuité du médicament. D'autres suivirent bientôt en Nouvelle-Zélande et en Chine. Les résultats chez des volontaires sains étaient prometteurs. Le médicament conçu par l’IA était facilement absorbé par les poumons lorsqu’il était pris sous forme de pilule, puis décomposé et éliminé du corps sans effets secondaires notables.

Il s'agit d'une preuve de concept pour la découverte de médicaments basée sur l'IA. "Nous sommes en mesure de démontrer sans aucun doute que cette méthode de recherche et de développement de nouveaux traitements fonctionne", a déclaré Zhavoronkov.

Premier de la classe

Le médicament conçu par l’IA est passé à l’étape suivante des essais cliniques, Phase II, aux États-Unis et en Chine l'été dernier. Le médicament est testé chez des personnes atteintes de la maladie en utilisant la référence en matière d’essais cliniques : randomisés, en double aveugle et avec un placebo.

"Beaucoup de gens disent qu'ils utilisent l'IA pour la découverte de médicaments" a affirmé Valérie Plante. Dr Alán Aspuru-Guzik de l'Université de Toronto, qui n'a pas participé à la nouvelle étude. « À ma connaissance, il s’agit du premier médicament généré par l’IA dans les essais cliniques de stade II. Une véritable étape pour la communauté et pour Insilico.

Le succès du médicament n’est toujours pas acquis. Les candidats médicaments échouent souvent lors des essais cliniques. Mais en cas de succès, sa portée pourrait être plus large. La fibrose survient facilement dans plusieurs organes à mesure que nous vieillissons, finissant par arrêter les fonctions normales des organes.

« Nous voulions identifier une cible fortement impliquée à la fois dans la maladie et dans le vieillissement, et la fibrose… est une caractéristique majeure du vieillissement », a déclaré Zhavoronkov. La plateforme d’IA a découvert l’une des « cibles à double usage liées à l’anti-fibrose et au vieillissement » les plus prometteuses, qui pourrait non seulement sauver des vies chez les personnes atteintes de fibrose pulmonaire idiopathique, mais aussi potentiellement ralentir le vieillissement pour nous tous.

Pour le Dr Christoph Kuppe du RWTH Aix-la-Chapelle, qui n'a pas participé aux travaux, l'étude est un « jalon » qui pourrait remodeler la trajectoire de la découverte de médicaments.

Avec ISM018_055 actuellement en cours d’essais de phase II, Zhavoronkov envisage un avenir dans lequel l’IA et les scientifiques collaborent pour accélérer les nouveaux traitements. « Nous espérons que ce [travail] suscitera davantage de confiance et davantage de partenariats, et servira à convaincre tous les sceptiques restants quant à la valeur de la découverte de médicaments basée sur l’IA », a-t-il déclaré.

Crédit image : Insilico

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• La source: https://singularityhub.com/2024/03/18/an-ai-designed-drug-is-moving-toward-approval-at-an-impressive-clip/