👦 🍍 🌯 Inicialização usa IA para procurar moléculas que ajudarão a combater o coronavírus 🤥 🏅 🈲

Olá a todos. No momento, a OTUS abriu um recrutamento para o curso da Python Neural Networks e hoje queremos compartilhar com você uma tradução de um artigo interessante sobre uma empresa em que nosso professor do curso, Arthur Kadurin, trabalha como diretor de IA .

A Insilico Medicine, uma startup sediada em Rockville, Maryland, afirma que usou inteligência artificial para identificar rapidamente moléculas que poderiam formar a base de um tratamento eficaz para a infecção por coronavírus em seu auge.
Demorou 4 dias para o sistema Insilico AI identificar milhares de novas moléculas que poderiam ser transformadas em possíveis medicamentos antivírus. No Insilico, eles sintetizam e testam os 100 candidatos mais promissores, bem como a biblioteca publicamente disponível de novas estruturas moleculares, para que outros pesquisadores também possam usá-los em seus trabalhos.

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A emergência mundial de saúde decorrente da proliferação do novo coronavírus mortal conhecido como 2019-nCoV provou ser um verdadeiro desafio para muitas tecnologias biomédicas modernas, novas organizações e agências de financiamento que estão se esforçando para reduzir drasticamente o tempo necessário para criar novas vacinas e medicamentos para combater a pandemia.

A idéia básica é encontrar e testar novos tratamentos testando as pessoas por apenas uma a duas semanas, em vez de fazer isso por anos. A Gillead, uma empresa de biotecnologia dos EUA, faz um acordocom um hospital de Pequim no início desta semana para começar a testar imediatamente o remédio antiviral Remdesivir existente em Wuhan, o coração do surto de coronavírus, em humanos.

O Insilico, por outro lado, decidiu verificar se poderia encontrar alguma pista que pudesse ajudar a tratar 2019-nCoV até 28 de janeiro.

Alexander Zhavoronkov, fundador e CEO, comentou sobre o assunto da seguinte maneira: "Quando ocorreu o surto de vírus, não percebemos o quanto isso é sério".

De acordo com Zhavoronkov, depois que a empresa decidiu participar do estudo, eles estudaram uma longa lista de todos os tipos de tratamentos para 2019-nCoV publicados pelo Instituto Global de Descoberta de Medicamentos em Saúde de Pequim . Como objetivo, eles escolheram uma enzima chamada protease do tipo 3C, que é crucial para a reprodução do vírus.

Zhavoronkov disse que o Insilico escolheu esse alvo em parte porque era semelhante a outras proteases virais cujas estruturas já haviam sido modeladas anteriormente e também porque eles tinham acesso ao modelo da protease semelhante ao 3C 2019-nCoV desenvolvida por Rao Zihe , renomado especialista em estruturas de proteínas virais na Universidade de Tecnologia de Xangai.

Desde 31 de janeiro, a Insilico implantou 28 modelos diferentes de aprendizado de máquina para desenvolver novas moléculas que podem se ligar a uma protease do tipo 3C e inibir sua função.
Alguns desses métodos usam redes contraditórias generativas (ou GANs), o mesmo tipo de aprendizado de máquina comumente conhecido por criar deepfakes. Mas, nesse caso, em vez de gerar vídeos falsos altamente realistas, a IA gera novas moléculas que formam uma estrutura adequada para a ligação à protease.

Além disso, o Insilico usa métodos de aprendizado de máquina para filtrar estruturas moleculares que produzem GANs: eles dão preferência a estruturas que possuem propriedades "medicinais" e são quimicamente ativas, ao mesmo tempo em que descartam moléculas que, a julgar por suas propriedades, dificilmente funcionam como drogas, por exemplo, compostos metálicos.

Vários filtros também são usados para garantir que o conjunto de moléculas geradas não seja semelhante às estruturas conhecidas existentes (Zhavoronkov afirma que nem uma única molécula gerada por seu sistema corresponde à já existente em mais de 70%). As moléculas são diferentes umas das outras, então a empresa tem um conjunto decente de candidatos para testes.

Quatro dias depois, o software Insilico criou centenas de milhares de novas estruturas moleculares e as filtrou, deixando milhares que atendiam aos critérios que determinam se um candidato em potencial pode se tornar um medicamento.

"Em quatro dias, geramos moléculas muito boas", comenta Zhavoronkov .

A empresa publicou um artigo detalhando sua pesquisa no repositório de pesquisas gratuito, sem revisão por pares, Research Gate . A empresa também publicou sua pesquisa e a estrutura de todas as moléculas potencialmente úteis em seu site . Insilico incentiva os pesquisadores a estudar e analisar criticamente as moléculas criadas por seu sistema, na esperança de acelerar a busca por moléculas que possam ser úteis no tratamento do coronavírus.
A Insilico não é a única empresa que espera que a inteligência artificial ajude a oferecer novos tratamentos para o coronavírus Wuhan. Uma equipe da Universidade de Michigan também publicou recentemente um artigosobre o uso de métodos de aprendizado de máquina para criar novos medicamentos contra 2019-nCoV.

Fundada em 2014, a Insilico atraiu cerca de US $ 50 milhões em financiamento de capital de risco hoje. Ele usa várias tecnologias diferentes baseadas em inteligência artificial para desenvolver novas moléculas que podem formar a base de produtos farmacêuticos para o tratamento de doenças e previsão de resultados de ensaios clínicos. A empresa fez parceria com a gigante farmacêutica GSK e a farmacêutica chinesa Jiangsu Chia Tai Fenghai para ajudá-los a desenvolver moléculas para possíveis novos medicamentos.

: «Triplet Loss: ».

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