Pesquisadores usam IA para encontrar novos usos para medicamentos existentes

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Principais vantagens

• Uma nova pesquisa mostra que os cientistas desenvolveram inteligência artificial para encontrar novos usos para os medicamentos existentes, um processo também conhecido como reaproveitamento de medicamentos.
• O reaproveitamento de medicamentos pode reduzir o tempo normalmente necessário para obter a aprovação de novos medicamentos, bem como diminuir o risco associado aos testes de segurança de novos medicamentos.
• Esse processo já foi utilizado para agilizar o desenvolvimento de medicamentos relacionados ao COVID-19.

Uma nova pesquisa publicada no início deste mês pela Ohio State University (OSU) mostra que os cientistas obtiveram sucesso usando um método de aprendizado de máquina para determinar se certas drogas podem ou não ser reaproveitadas para novos usos. Esse processo desenvolvido pelo pesquisador é um avanço importante, visto que pode identificar mais rapidamente candidatos a medicamentos que podem ser reaproveitados para o tratamento de uma série de doenças, de acordo com relatório publicado emNature Machine Intelligenceem 4 de janeiro.

“Este trabalho mostra como a inteligência artificial (IA) pode ser usada para 'testar' uma droga em um paciente e acelerar a geração de hipóteses e, potencialmente, acelerar um ensaio clínico,” autor sênior do estudo, Ping Zhang, PhD, professor assistente de computação ciência e engenharia e informática biomédica na OSU, disse em um comunicado à imprensa. "Mas nunca substituiremos o médico - as decisões sobre medicamentos sempre serão feitas pelos médicos."

O reaproveitamento de medicamentos, é claro, não é novo. Um exemplo? As injeções de Botox, que foram aprovadas inicialmente para tratar olhos cruzados, passaram a ser usadas como um tratamento para enxaqueca e também cosmeticamente para reduzir o aparecimento de rugas. O estudo da OSU se concentrou na reutilização de medicamentos que previnem insuficiência cardíaca e derrame em pacientes com doença arterial coronariana, mas provou que a estrutura pode ser aplicada à maioria das doenças.

O uso de inteligência artificial pelo estudo acelera um processo que já foi projetado para reduzir o tempo necessário para obter a aprovação de novos medicamentos, de acordo com o National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS).

“Muitos agentes aprovados para outros usos já foram testados em humanos, portanto, informações detalhadas estão disponíveis sobre sua farmacologia, formulação e toxicidade potencial”, observa o site do NCATS. “Como o reaproveitamento se baseia em esforços de pesquisa e desenvolvimento anteriores, novas terapias candidatas podem estar prontas para testes clínicos rapidamente, agilizando sua revisão pela Food and Drug Administration e, se aprovado, sua integração aos cuidados de saúde.”

O reaproveitamento de medicamentos também pode reduzir o risco associado ao teste de segurança de novos medicamentos, de acordo com o comunicado à imprensa.

O que isso significa para você

No futuro, com a ajuda da IA, o reaproveitamento de medicamentos pode ser um processo mais rápido e simplificado. A aprovação de medicamentos como o remdesivir para COVID-19 pode ser um processo mais rápido.

Como os medicamentos são identificados para reaproveitamento?

Antes de mergulhar nos benefícios do reaproveitamento de medicamentos, Zhang e seus co-pesquisadores do estudo OSU afirmaram que o "padrão ouro" nos testes de medicamentos ainda são os ensaios clínicos randomizados para determinar a eficácia de um medicamento contra uma doença.

“[Mas] o aprendizado de máquina pode ser responsável por centenas - ou milhares - de diferenças humanas em uma grande população que podem influenciar como a medicina funciona no corpo”, observa o comunicado à imprensa. “Esses fatores, ou fatores de confusão, que vão desde idade, sexo e raça até a gravidade da doença e a presença de outras doenças, funcionam como parâmetros no algoritmo de aprendizagem profunda em que a estrutura é baseada.”

O procedimento para identificar drogas para reaproveitamento envolve um laboratório que primeiro desenvolve um "ensaio", um processo que permitirá monitorar a eficácia do composto, disse Pek Lum, PhD, cofundador e CEO da Auransa, uma empresa farmacêutica movida a IA Muito bem.

“Uma biblioteca de compostos já lançados (pode chegar a dezenas de milhares) que podem ser reaproveitados será rastreada (testada) quanto à eficácia usando o ensaio”, explica Lum. “Uma vez que um medicamento reutilizado é identificado por meio de uma triagem, ele será testado em laboratório quanto à eficácia no uso proposto. Em alguns casos, se o composto já foi testado anteriormente em ensaios clínicos com um perfil de segurança aceitável para uma indicação semelhante ou no caso de emergências como a pandemia, ele pode ir direto para os ensaios clínicos sem a necessidade de mostrar animal pré-clínico segurança de novo. ”

Embora os medicamentos reaproveitados ainda precisem passar por ensaios clínicos para mostrar a eficácia no novo uso, Lum diz que o reaproveitamento de medicamentos é uma maneira muito útil de iniciar um programa de medicamentos ", pois pode interromper muitas etapas necessárias ou, pelo menos, , deve-se ser capaz de aprender sobre o medicamento reutilizado por meio de dados gerados anteriormente. "

Reaproveitamento para COVID-19

Se você está se perguntando se o reaproveitamento de medicamentos pode ou não ser usado para acelerar o processo de prevenção e tratamento de COVID-19, a resposta é sim - e já foi.

“O esforço para identificar medicamentos já lançados que podem ser reaproveitados para COVID-19 começou no início da pandemia”, diz Lum. “Os laboratórios começaram a testar drogas antivirais já conhecidas contra COVID-19 [usando o processo de triagem] mencionado acima. Por exemplo, o remdesivir foi testado e demonstrou ser eficaz em ensaios relevantes para COVID-19 e os ensaios para testá-lo foram colocados em ação muito rapidamente. ”

Stephen T.C. Wong, PhD, professor de ciência da computação, medicina de sistemas e bioengenharia em oncologia no Houston Methodist Research Institute, concorda, acrescentando que Remdesivir é uma droga que foi originalmente projetada para combater o Ebola.

“Este exemplo não envolve alguma análise sofisticada de IA devido à emergência do COVID-19, as situações exigiram ações rápidas e imediatas, mas ainda segue as quatro etapas do reposicionamento de drogas”, disse Wong a Verywell.

Como a IA ajuda?

Wong aponta que a IA cobre espaços de busca de candidatos a drogas muito maiores do que pesquisadores ou médicos individuais.

“No nível macro, a IA pode ajudar a identificar o momento certo e a dosagem para administrar um medicamento reaproveitado de forma eficiente”, diz ele. “Por exemplo, por meio da mineração de registros médicos eletrônicos, a IA pode identificar a‘ assinatura ’para resultados ruins ao longo do tempo de hospitalização e orientar a distribuição de recursos (por exemplo, ventiladores) e o tempo de aplicação de diferentes terapêuticas.”

No nível micro, "a IA pode ajudar a entender as biomoléculas envolvidas na causa e no tratamento da doença, gerando uma melhor correspondência entre drogas reposicionadas e proteínas-alvo e identificando potenciais efeitos colaterais adversos", disse Wong.

No geral, a essência da IA, diz Wong, é que ela pode varrer um espaço de pesquisa de candidatos a medicamentos além da capacidade humana, bem como "analisar e quantificar" dados que podem levar a uma melhor tomada de decisão e reposicionamento de medicamentos para melhorar a saúde humana.