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Pesquisadores da Universidade de Nagoya, no Japão, criaram e aprimoraram projetos de inteligência artificial (IA) para sintetizar um composto candidato a um novo inibidor de ácido gástrico com melhor afinidade de ligação do que os medicamentos existentes. Suas descobertas, publicadas em Biologia das Comunicaçõessugerem uma nova forma de trabalhar em conjunto com a IA para desenvolver produtos farmacêuticos.
O ácido estomacal é um componente crucial da digestão dos alimentos. No entanto, quando o equilíbrio da secreção da mucosa gástrica é perturbado, o ácido estomacal pode causar desconforto e, em casos graves, condições como úlceras gástricas e esofagite de refluxo. Portanto, muitas pessoas recorrem aos supressores de ácido gástrico, a maioria dos quais tem como alvo a bomba de prótons gástrica responsável pela secreção de ácido gástrico. Esses medicamentos ajudam a neutralizar o ácido estomacal, proporcionando alívio para pessoas que sofrem de azia e doenças relacionadas.
Um grupo de pesquisa colaborativo liderado pelo Professor Associado Kazuhiro Abe e pelo Professor Satoshi Yokoshima da Escola de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas da Universidade de Nagoya, em colaboração com a Intage Healthcare Corporation e a instalação de radiação SPring-8, adotou uma nova abordagem para o desenvolvimento de medicamentos. Eles se concentraram na estrutura estérica da bomba de prótons gástrica, uma estrutura proteica complexa no revestimento do estômago que transporta os prótons H+ que constituem o HCl, o ácido que constitui o ácido gástrico. Eles o analisaram usando o “Deep Quartet”, uma plataforma de descoberta de medicamentos baseada em inteligência artificial.
Usando a IA, os pesquisadores desenvolveram novos compostos candidatos com estruturas químicas únicas para atingir efetivamente a bomba de prótons gástrica. A equipe teve como objetivo identificar compostos que pudessem se ligar simultaneamente a vários locais da bomba de prótons, aumentando a eficácia geral do medicamento. Eles sintetizaram quimicamente esses compostos candidatos e analisaram suas estruturas de ligação às proteínas usando microscopia crioeletrônica. Em seguida, os compostos foram ainda modificados para melhorar a sua capacidade de ligação.
Os pesquisadores usaram IA para gerar mais de 100 compostos candidatos com estruturas químicas únicas. Químicos especialistas e biólogos estruturais selecionaram então os candidatos mais promissores para síntese e testaram a força com que se ligavam e inibiam a bomba de prótons gástrica, revelando em última análise que o sexto composto sintetizado (DQ-06) exibiu uma ligação mais forte do que os compostos de referência existentes.
Apesar das reservas iniciais, a tecnologia conquistou Abe. “Fiquei cético quando vi algumas das estranhas estruturas químicas, incluindo DQ-02 (a segunda que testaram) e outras relacionadas”, disse ele. “Mas suspeitamos que deveria haver uma razão pela qual a IA sugere produtos químicos tão estranhos. Percebemos que o primeiro tinha um local de ligação estreito em comparação com o segundo, então percebemos que a IA era bastante ‘honesta’ em sua abordagem, projetando para o local de ligação determinado , que é flexível.”
Além disso, para obter informações sobre o mecanismo de ligação, o grupo de pesquisa empregou microscopia crioeletrônica para visualizar a interação da molécula com a bomba de prótons gástrica. Eles descobriram que havia espaço para melhorias adicionais na força de ligação. Com base neste conhecimento, um novo composto, DQ-18, foi sintetizado através da introdução de um átomo de cloro no DQ-06, resultando numa ligação ainda mais forte.
“Embora os resultados tenham confirmado que o composto estava ligado conforme esperado, descobrimos que ainda havia algum espaço entre a bolsa de ligação do composto e a proteína”, disse Abe. “Se preenchermos essas lacunas, o composto caberá mais ‘confortavelmente’ na bolsa, resultando em uma ligação mais forte.”
Esta abordagem inovadora levou à criação de um composto com uma afinidade de ligação quase 10 vezes superior à do SCH28080, um composto protótipo para inibidores de ácido gástrico. Abe acredita que isto mostra a importância da sinergia entre humanos e IA na descoberta de medicamentos. “Podemos ver a IA sendo útil para criar tratamentos, mas não de forma completa ou automática”, disse ele. “Usámos a IA para conceber medicamentos baseados na estrutura, algo em que nós, humanos, não somos tão bons. Mas escolhemos candidatos reais para sintetizar e, de facto, melhorámo-los com as nossas próprias mãos. Utilizamos a IA de forma eficiente para aquilo em que não somos bons. Mas acredito que, pelo menos por enquanto, o conhecimento humano é, em última análise, necessário para tomar qualquer decisão final.”
A sua investigação representa um passo significativo no desenvolvimento de produtos farmacêuticos, prometendo tratamentos mais eficientes e fiáveis para condições relacionadas com o ácido gástrico e inspirando novas abordagens para a descoberta de medicamentos. A colaboração entre investigadores e inteligência artificial mostra o potencial da IA para revolucionar o mundo da medicina e melhorar a saúde humana como uma ferramenta colaborativa ao lado dos cientistas.
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