Pioneiros da IA criam antibiótico mais seguro contra bactérias resistentes

São PauloPesquisadores da Universidade do Texas em Austin usaram IA para desenvolver um novo antibiótico que pode combater bactérias resistentes a antibióticos, um grande problema de saúde global. O estudo, publicado na revista Nature Biomedical Engineering, utilizou modelos de linguagem avançada semelhantes aos do ChatGPT.

Pesquisadores inicialmente focaram no Protegrina-1, um potente medicamento que mata bactérias, mas é prejudicial para os humanos. Eles decidiram usar IA para redesenhar esse antibiótico e torná-lo seguro para seres humanos. Isso resultou em uma versão mais segura chamada Protegrina-1.2 seletiva para bactérias (bsPG-1.2). Testes preliminares em animais mostraram que os ratos tratados com bsPG-1.2 tinham menos bactérias em seus órgãos em comparação com os ratos não tratados.

A metodologia principal incluiu:

• Desenvolvimento de mais de 7.000 variações de Protegrina-1.
• Identificação de pontos de modificação sem perder a atividade antibiótica.
• Treinamento de um LLM para proteínas para avaliar milhões de variações.
• Orientação da equipe até bsPG-1.2, focando nas membranas bacterianas sem prejudicar células humanas.

A engenharia de proteínas e peptídeos através de aprendizado de máquina é uma grande evolução. Antigamente, descobrir moléculas eficientes exigia muito trabalho de laboratório e testes individuais de cada composto. O aprendizado de máquina acelera esse processo, identificando compostos úteis de forma mais rápida e eficaz.

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IA auxilia na criação de novos medicamentos ao identificar moléculas que podem ser usadas em tratamentos. Também contribui para a melhoria de antibióticos existentes, tornando-os mais seguros e eficazes. Por exemplo, as técnicas que a IA usa para agrupar palavras semelhantes em textos também podem ser aplicadas a sequências de proteínas. Em proteínas, sequências com funções semelhantes, como combater bactérias, podem ser agrupadas. Isso ajuda os pesquisadores a encontrar rapidamente variantes eficazes.

Com o avanço da inteligência artificial, a medicina poderá ser profundamente transformada. Técnicas semelhantes podem ser aplicadas a outros medicamentos, além dos antibióticos. Isso pode revolucionar a forma como desenvolvemos tratamentos, tornando-os mais rápidos e personalizados para combater germes específicos.

Este estudo demonstra a importância da colaboração entre diferentes áreas. Combinando biologia, inteligência artificial e aprendizado de máquina, podemos obter resultados que não seriam possíveis se esses campos agissem separadamente. O projeto foi apoiado por várias organizações, incluindo os Institutos Nacionais de Saúde e a Fundação Welch. Isso destaca a necessidade de financiamento contínuo para apoiar trabalhos tão inovadores.

A Universidade do Texas em Austin declarou 2024 como o Ano da IA para destacar a importância da inteligência artificial em diversas áreas. Este estudo revela como a IA pode enfrentar grandes desafios, como a resistência a antibióticos, e oferecer tratamentos melhores em breve.