Pela primeira vez, um medicamento desenvolvido por IA está na segunda fase de testes clínicos. Recentemente, a equipe por trás do medicamento publicou um artigo descrevendo como o desenvolveu tão rapidamente.

Feito por Medicina Insílica, uma empresa de biotecnologia com sede em Nova York e Hong Kong, o medicamento candidato tem como alvo a fibrose pulmonar idiopática, uma doença mortal que causa endurecimento e cicatrizes nos pulmões ao longo do tempo. Os danos são irreversíveis, tornando cada vez mais difícil respirar. A doença não tem gatilhos conhecidos. Os cientistas têm lutado para encontrar proteínas ou moléculas que possam estar por trás da doença como alvos potenciais para o tratamento.

Para os químicos medicinais, desenvolver uma cura para a doença é um pesadelo. Para o Dr. Alex Zhavoronkov, fundador e CEO da Insilico Medicine, o desafio representa uma potencial prova de conceito que poderia transformar o processo de descoberta de medicamentos usando IA – e fornecer esperança a milhões de pessoas que lutam contra a doença mortal.

A droga, batizada de ISM018_055, teve IA infundida durante todo o seu processo de desenvolvimento. Com Farma.AI, a plataforma de design de medicamentos da empresa, a equipe usou vários métodos de IA para encontrar um alvo potencial para a doença e, em seguida, gerou candidatos a medicamentos promissores.

O ISM018_055 destacou-se pela capacidade de reduzir cicatrizes em células e em modelos animais. No ano passado, o medicamento concluiu um ensaio clínico de Fase I em 126 voluntários saudáveis ​​na Nova Zelândia e na China para testar a sua segurança e foi aprovado com louvor. A equipe agora descreveu toda a sua plataforma e divulgaram seus dados em Biotecnologia Natural.

O cronograma para a descoberta de medicamentos, desde a descoberta de um alvo até a conclusão dos ensaios clínicos de Fase I, é cerca de sete anos. Com a IA, a Insilico concluiu essas etapas em aproximadamente metade desse tempo.

“Desde o início vi o potencial do uso da IA ​​para acelerar e melhorar o processo de descoberta de medicamentos de ponta a ponta”, disse Zhavoronkov. Singularity Hub. O conceito foi inicialmente recebido com ceticismo pela comunidade de descoberta de medicamentos. Com o ISM018_055, a equipe está colocando sua plataforma de IA “à prova definitiva: descobrir um novo alvo, projetar uma nova molécula do zero para inibir esse alvo, testá-la e levá-la até os ensaios clínicos com pacientes”.

O medicamento projetado pela IA tem que escalar montanhas antes de chegar às drogarias. Por enquanto, só foi demonstrado que é seguro em voluntários saudáveis. A empresa lançou Ensaios clínicos de fase II no verão passado, que irá investigar mais a fundo a segurança do medicamento e começar a testar a sua eficácia em pessoas com a doença.

“Muitas empresas estão trabalhando em IA para melhorar diferentes etapas na descoberta de medicamentos”, dito Dr. Michael Levitt, ganhador do Nobel de química, que não esteve envolvido no trabalho. “A Insilico… não apenas identificou um novo alvo, mas também acelerou todo o processo inicial de descoberta de medicamentos e validou com bastante sucesso seus métodos de IA.”

O trabalho é tão “emocionante para mim”, disse ele.

The Long Game

Os primeiros estágios da descoberta de medicamentos são um pouco como jogos de azar de alto risco.

Os cientistas escolhem um alvo no corpo que provavelmente causa uma doença e, em seguida, projetam meticulosamente produtos químicos para interferir no alvo. Os candidatos são então examinados em busca de uma infinidade de propriedades preferíveis. Por exemplo, pode ser absorvido como comprimido ou inalador em vez de injeção? A droga pode atingir o alvo em níveis suficientemente altos para bloquear cicatrizes? Pode ser facilmente decomposto e eliminado pelos rins? Em última análise, é seguro?

Todo o processo de validação, desde a descoberta até a aprovação, pode levar mais de uma década e custar bilhões de dólares. Na maioria das vezes, a aposta não compensa. Aproximadamente 90% dos candidatos a medicamentos inicialmente promissores falham nos ensaios clínicos. Ainda mais candidatos não chegam tão longe.

A primeira fase – encontrar o alvo de um medicamento potencial – é essencial. Mas o processo é especialmente difícil para doenças sem causa conhecida ou para problemas de saúde complexos, como o cancro e doenças relacionadas com a idade. Com a IA, Zhavoronkov se perguntou se seria possível acelerar a jornada. Na última década, a equipe construiu vários “cientistas de IA” para ajudar seus colaboradores humanos.

O primeiro, PandaOmics, usa vários algoritmos para identificar alvos potenciais em grandes conjuntos de dados – por exemplo, mapas genéticos ou de proteínas e dados de ensaios clínicos. Para a fibrose pulmonar idiopática, a equipe treinou a ferramenta com dados de amostras de tecidos de pacientes com a doença e adicionou textos de um universo de publicações científicas online e bolsas na área.

Em outras palavras, PandaOmics comportou-se como um cientista. Ele “leu” e sintetizou o conhecimento existente como base e incorporou dados de ensaios clínicos para gerar uma lista de alvos potenciais para a doença com foco na novidade.

Uma proteína chamada TNIK surgiu como a melhor candidata. Embora não tenha sido previamente associado à fibrose pulmonar idiopática, o TNIK foi um alvo associado a múltiplas “marcas do envelhecimento” – a miríade de processos genéticos e moleculares decompostos que se acumulam à medida que envelhecemos.

Com um alvo potencial em mãos, outro mecanismo de IA, chamado Química42, usaram algoritmos generativos para encontrar produtos químicos que pudessem se fixar no TNIK. Esse tipo de IA gera respostas de texto em programas populares como o ChatGPT, mas também pode criar novos medicamentos.

“A IA generativa como tecnologia existe desde 2020, mas agora estamos num momento crucial tanto de ampla consciência comercial como de conquistas inovadoras”, disse Zhavoronkov.

Com a contribuição de especialistas de químicos medicinais humanos, a equipe finalmente encontrou seu candidato a medicamento: ISM018_055. A droga foi segura e eficaz na redução de cicatrizes nos pulmões em modelos animais. Surpreendentemente, também protegeu a pele e os rins da fibrose, que ocorre frequentemente durante o envelhecimento.

No final de 2021, a equipe lançou um ensaio clínico na Austrália para testar a segurança do medicamento. Outros logo seguiram na Nova Zelândia e na China. Os resultados em voluntários saudáveis ​​foram promissores. O medicamento desenvolvido pela IA foi prontamente absorvido pelos pulmões quando tomado como uma pílula e depois decomposto e eliminado do corpo sem efeitos colaterais notáveis.

É uma prova de conceito para descoberta de medicamentos baseados em IA. “Somos capazes de demonstrar, sem sombra de dúvida, que este método de encontrar e desenvolver novos tratamentos funciona”, disse Zhavoronkov.

Primeiro da classe

A droga projetada por IA passou para a próxima fase de ensaios clínicos, Fase II, nos EUA e na China verão passado. O medicamento está sendo testado em pessoas com a doença utilizando o padrão ouro de ensaios clínicos: randomizados, duplo-cegos e com placebo.

“Muitas pessoas dizem que estão fazendo IA para descoberta de medicamentos”, dito Alán Aspuru-Guzik, da Universidade de Toronto, que não esteve envolvido no novo estudo. “Este, que eu saiba, é o primeiro medicamento gerado por IA em ensaios clínicos de estágio II. Um verdadeiro marco para a comunidade e para a Insilico.”

O sucesso da droga ainda não é garantido. Os candidatos a medicamentos muitas vezes falham durante os ensaios clínicos. Mas se for bem-sucedido, poderá ter um alcance mais amplo. A fibrose ocorre prontamente em vários órgãos à medida que envelhecemos, eventualmente paralisando as funções normais dos órgãos.

“Queríamos identificar um alvo que estivesse altamente implicado tanto na doença como no envelhecimento, e a fibrose… é uma marca importante do envelhecimento”, disse Zhavoronkov. A plataforma de IA encontrou um dos mais promissores “alvos de dupla finalidade relacionados com a antifibrose e o envelhecimento”, que pode não só salvar vidas em pessoas com fibrose pulmonar idiopática, mas também potencialmente retardar o envelhecimento para todos nós.

Para o Dr. Christoph Kuppe, da RWTH Aachen, que não esteve envolvido no trabalho, o estudo é um “marco” que pode remodelar a trajetória da descoberta de medicamentos.

Com o ISM018_055 atualmente em fase de testes de Fase II, Zhavoronkov está vislumbrando um futuro onde a IA e os cientistas colaborarão para acelerar novos tratamentos. “Esperamos que este [trabalho] gere mais confiança e mais parcerias, e sirva para convencer todos os céticos remanescentes sobre o valor da descoberta de medicamentos impulsionada pela IA”, disse ele.

Crédito da imagem: Insilico

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