A previsão do enovelamento de proteínas foi considerada um dos avanços da inteligência artificial em 2024. Como que para confirmar isto, os cientistas relataram hoje que desenvolveram antivenenos assistidos por IA para os venenos de cobra mais mortais, mambas, cobras marinhas e cascavéis. O aprendizado profundo de máquina em diálogo com pesquisadores ajudou a criar proteínas que protegem o corpo de toxinas mortais, o que foi confirmado por testes em ratos. E isto é apenas o começo.
Fonte da imagem: Kate Zvorykina/Ella Maru Studio
Hoje, os antivenenos são criados através de um método complexo e caro de imunização de animais. Animais, como cavalos, são injetados com veneno de cobra e aguardam o aparecimento de anticorpos. Os anticorpos são então extraídos do sangue coletado em uma centrífuga, resultando em soro – essencialmente um medicamento. Tudo isso leva semanas e meses. O aprendizado de máquina promete reduzir radicalmente o tempo necessário para sintetizar proteínas para neutralizar toxinas. E será, claro, mais barato e mais seguro para as vítimas.
O estudo foi conduzido pela Escola de Medicina da Universidade de Washington (UW Medicine) em colaboração com colegas do Instituto Médico de Engenharia de Proteínas da Universidade da Califórnia e da Universidade Técnica da Dinamarca. Olhando para o futuro, notamos que a universidade apresentou um pedido de patente para um antídoto desenvolvido com a ajuda da IA.
O problema das picadas de cobra afeta mais de 2 milhões de pessoas todos os anos. Segundo a Organização Mundial da Saúde, mais de 100 mil deles morrem e 300 mil sofrem complicações graves e até ficam incapacitados como resultado de deformidades nos membros, amputações ou outras consequências. A África Subsariana, o Sul da Ásia, a Papua Nova Guiné e a América Latina estão entre os locais onde as picadas de cobras venenosas representam o maior problema de saúde pública.
A equipe de pesquisa se concentrou em encontrar maneiras de neutralizar o veneno derivado de certos elapídeos. Os elapídeos são um grande grupo de cobras venenosas, incluindo cobras e mambas, que vivem nos trópicos e subtrópicos. O veneno desse grupo inclui a chamada toxina de três dedos (3FTx). Este produto químico danifica os tecidos do corpo, matando células, e também interrompe os sinais entre nervos e músculos, causando paralisia e morte.
A IA ajudou a criar novas proteínas que interagem com as toxinas e as ligam, impedindo-as de chegar aos receptores das células dos organismos vivos. Ao interagir com o programa, os cientistas receberam instruções para a síntese de proteínas termoestáveis e com alta capacidade de ligação a toxinas. As proteínas sintetizadas virtualmente correspondiam ao design do computador de aprendizagem profunda quase exatamente no nível atômico.
Em condições de laboratório, as proteínas desenvolvidas neutralizaram eficazmente todas as três subfamílias de toxinas de três dedos testadas. Quando administradas a ratos, as proteínas modificadas protegeram os animais do que poderiam ter sido efeitos fatais sobre eles.
As proteínas projetadas têm muitos benefícios. Eles podem ser produzidos com qualidade consistente utilizando tecnologias de DNA recombinante em vez de imunizar animais. Além disso, as novas proteínas desenvolvidas contra as toxinas das cobras são de tamanho pequeno em comparação com os anticorpos. Seu tamanho menor pode proporcionar maior penetração nos tecidos para neutralizar rapidamente as toxinas e reduzir os danos.
Além de abrir novas formas de desenvolver antídotos, os pesquisadores acreditam que técnicas de design auxiliadas por computador poderiam ser usadas para desenvolver outros medicamentos. Esses métodos também poderiam ser utilizados para encontrar curas para as chamadas doenças negligenciadas que afectam os países mais pobres dos trópicos, para os quais normalmente não há dinheiro.