Modelo de IA da McMaster projeta novo candidato a antibiótico em testes iniciais

Pesquisadores da McMaster University desenvolveram um novo modelo de inteligência artificial (IA) generativa capaz de acelerar drasticamente a descoberta de medicamentos — e, em testes iniciais, ele já projetou um antibiótico totalmente novo. Em um novo estudo, publicado em 23 de abril e selecionado para a capa da edição de junho da Molecular Systems Biology, a equipe colocou o modelo à prova e identificou um composto novo, solúvel em água, chamado synthecin.

O novo modelo, chamado SyntheMol-RL, foi treinado para explorar um vasto espaço químico de até 46 bilhões de compostos possíveis — muito além do que poderia ser testado de forma realista em laboratório, onde até mesmo triagens em larga escala chegam a cerca de 1 milhão de moléculas. Com base em aproximadamente 150.000 “blocos de construção” moleculares e em um conjunto de 50 reações de síntese química, o modelo de IA foi concebido para gerar candidatos a antibióticos estruturalmente novos.

Versões anteriores do SyntheMol projetavam exclusivamente moléculas com atividade antibacteriana, sem levar em conta outras propriedades críticas. Nos últimos 2 anos, a equipe — com colaboradores da Stanford University — refinou o modelo para que ele gere apenas compostos antibacterianos que sejam fáceis de desenvolver em laboratório e que provavelmente sejam solúveis no organismo.

Os pesquisadores encarregaram o modelo aprimorado de gerar antibióticos solúveis em água capazes de tratar infecções causadas por Staphylococcus aureus e rapidamente obtiveram vários resultados promissores. De um conjunto de 79 antibacterianos propostos pelo modelo, o grupo concentrou-se em um composto particularmente interessante — um composto novo, solúvel em água, que parecia ter provável atividade antibiótica contra S. aureus.

O novo candidato a medicamento projetado por computador foi então formulado em laboratório como um creme tópico e testado em uma infecção de ferida, de outra forma resistente a medicamentos, em modelos murinos. Synthecin foi altamente eficaz no controle da infecção e funcionou extremamente bem como medicamento tópico, além de também mostrar sinais iniciais promissores como algo que poderia ser aplicado ou otimizado para uso sistêmico no futuro.

A equipe ainda não descobriu como o fármaco inibe as bactérias, uma etapa fundamental para determinar seu perfil de segurança e, portanto, sua probabilidade de um dia chegar às clínicas. O grupo está agora ativamente envolvido nesses estudos críticos de mecanismo de ação.

A descoberta de synthecin é vista como uma validação de que o modelo de IA pode gerar rapidamente candidatos a medicamentos com alto potencial, deslocando o foco da descoberta de fármacos de encontrar compostos viáveis para projetá-los e otimizá-los. O modelo foi desenvolvido para ser agnóstico à doença, e os pesquisadores afirmaram que essa mudança é significativa não apenas para a descoberta de antibióticos, mas também para outras áreas da bioquímica.