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  • Foto do escritorKatrina J. Davis

IA nos antibióticos: um estudo de caso com A. baumannii

Com frequência, o tópico de Inteligência Artificial tem sido o centro de diversos debates a respeito de seu rápido desenvolvimento e influência no dia a dia. Suas diversas aplicações em áreas do conhecimento e mercado de trabalho ressaltam a relevância desta como tecnologia do futuro. Um exemplo que ocorreu no início do ano, quando cientistas do Massachusetts Institute of Technology (MIT) e Universidade McMaster, utilizaram um software de IA para encontrar um novo antibiótico que combate infecções de superbactérias.


O artigo foi publicado em Maio deste ano, na revista Nature, e a bactéria do estudo em questão foi a Acinetobacter baumannii, que é resistente a quase todos os tipos de antibióticos comuns. Tal organismo permanece por muito tempo em maçanetas e em equipamentos hospitalares, e, por ser capaz de pegar pedaços de DNA de outros organismos com os quais entra em contato, pode incorporar genes que o ajudam a resistir aos agentes que os médicos usam para os tratar.


Representação da bactéria A. baumannii

O processo de descoberta da bactéria teve início, de fato, anos atrás, quando cientistas utilizaram machine learning, um tipo de IA capaz de reconhecer padrões em bancos de dados, a fim de identificar novos antibióticos cujas estruturas químicas fossem diferentes e, consequentemente, tornassem-nos mais efetivos. A demonstração inicial para esse tipo de aplicação prática na formulação de medicamentos ocorreu em um algoritmo de machine learning treinado para identificar possíveis compostos químicos que pudessem inibir o crescimento da bactéria Escherichia coli (responsável por infecções intestinais e urinárias graves). A partir de uma base de dados com mais de 100 milhões de compostos, a IA conseguiu isolar uma molécula que foi, mais tarde, chamada de halicin - em homenagem ao personagem Hal de “2001: Uma Odisseia no Espaço”.


Após a publicação desse artigo, as possibilidades de aplicações de IA foram ampliadas e tornaram-se cada vez mais viáveis. De acordo com James Strokes, um dos pesquisadores envolvidos no estudo, “[...] a IA, como vimos, pode ser aplicada com sucesso em muitos domínios e acho que a descoberta de medicamentos é a próxima fronteira”. Com o sucesso nas pesquisas de antibióticos do E. coli (halicin), um grupo de bioquímicos, cientistas da computação e bioengenheiros se juntou para tentar uma abordagem similar com uma das principais bactérias resistentes a antibióticos: a A. baumannii.


O algoritmo de Inteligência Artificial foi treinado para reconhecer compostos químicos utilizados em medicamentos e, então, foi posto para analisar um banco de dados com cerca de 6.680 compostos originais. Em apenas algumas horas, o algoritmo foi capaz de identificar uma droga que inibe o crescimento da bactéria, apelidada de aubacin - já utilizada, previamente, com potencial para tratamento de diabetes, mas também se mostrou muito eficiente contra A. baumannii.


Adiante, experimentos com outros tipos de bactérias expostas ao medicamento mostraram-se ineficientes. Esse espectro restrito de efetividade é uma característica muito vantajosa para um antibiótico por reduzir o risco da bactéria de criar resistência ao medicamento. Ainda segundo Strokes, “Com esta molécula, porque só funciona de forma muito potente contra Acinetobacter, não impõe essa pressão seletiva universal, por isso não vai espalhar a resistência tão rapidamente [...]”. Foi descoberto, também, que a eficácia do aubacin ocorre em função da sua capacidade de intervir com um processo de transporte das proteínas do interior para o envelope da célula - mais especificamente, a droga inibe uma proteína chamada LolE. Essa proteína é encontrada em bactérias gram-negativas (ou seja, tipos de bactérias que estão envoltas em uma cápsula com membrana externa que protege-as contra certos antibióticos), e é responsável pelo transporte de lipoproteínas.


Em suma, o aubacin ainda está em fase de testes e a equipe responsável pela sua criação está trabalhando para aprimorar o composto químico, visando torná-lo factível para uso no tratamento de pacientes. É importante refletir sobre a atuação da Inteligência Artificial em nossas vidas futuras e quais serão as consequências decorrentes do seu uso, não apenas na área da saúde, mas em diversos outros setores. Ainda há muito a ser explorado e desenvolvido nessa área, e é fundamental que avanços tecnológicos sejam acompanhados de uma reflexão crítica e responsável sobre o impacto que eles podem ter na sociedade como um todo.




Referências Bibliográficas:


1. Liu, G., Catacutan, D.B., Rathod, K. et al. Deep learning-guided discovery of an antibiotic targeting Acinetobacter baumannii. Nat Chem Biol (2023).


2. GOODMAN, Brenda. A new antibiotic, discovered with artificial intelligence, may defeat a dangerous superbug - CNN.


3. TRAFTON, Anne. Using AI, scientists find a drug that could combat drug-resistant infections. 25 de Maio, 2023 - MIT News.


4. JAMES, Gallagher. New superbug-killing antibiotic discovered using AI. BBC


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