A IA Ajudou Pesquisadores a Bloquear um Vírus Antes de Começar a Infecção

Em suma

• Investigadores identificaram uma interação molecular chave na qual os vírus dependem para entrar nas células e disruptaram-na em experimentos de laboratório.
• O trabalho utilizou IA e simulações moleculares para reduzir milhares de interações a um alvo crítico.
• Os cientistas disseram que a abordagem pode ajudar a orientar futuras pesquisas antivirais e de doenças, embora continue em estágio inicial.

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A maioria dos medicamentos antivirais atua após os vírus já terem entrado nas células humanas. Investigadores da Washington State University disseram ter encontrado uma forma de intervir mais cedo, identificando uma única interação molecular na qual os vírus dependem para entrar nas células inicialmente.

A pesquisa, publicada em novembro na revista Nanoscale, focou na entrada viral, um dos estágios mais difíceis e menos compreendidos da infecção para serem interrompidos, usando inteligência artificial e simulações moleculares para identificar uma interação crítica dentro de uma proteína de fusão que, quando alterada em experimentos laboratoriais, impediu o vírus de entrar em novas células.

“Os vírus atacam as células através de milhares de interações,” afirmou o Professor Jin Liu, professor de engenharia mecânica e de materiais na Washington State University, ao Decrypt. “Nosso objetivo é identificar a mais importante, e assim que identificarmos essa interação, podemos encontrar uma forma de impedir que o vírus entre na célula e parar a propagação da doença.”

O estudo surgiu de trabalhos iniciados há mais de dois anos, logo após a pandemia de COVID-19, liderados pelo Professor de Microbiologia Veterinária e Patologia Anthony Nicola, com financiamento dos National Institutes of Health.

No estudo, os investigadores examinaram vírus herpes como caso de teste.

Estes vírus dependem de uma proteína de fusão de superfície, a glicoproteína B (gB), essencial para impulsionar a fusão da membrana durante a entrada.

Os cientistas há muito sabem que a gB é central na infecção, mas o seu grande tamanho, arquitetura complexa e coordenação com outras proteínas de entrada viral dificultaram identificar quais das suas muitas interações internas são funcionalmente críticas.

Liu afirmou que o valor da inteligência artificial no projeto não foi descobrir algo desconhecido aos investigadores humanos, mas tornar a busca muito mais eficiente.

Em vez de confiar em tentativa e erro, a equipa usou simulações e aprendizagem automática para analisar milhares de possíveis interações moleculares simultaneamente e classificar quais eram as mais importantes.

“Em experimentos biológicos, normalmente começamos com uma hipótese. Achamos que esta região pode ser importante, mas nessa região há centenas de interações,” explicou Liu. “Testa-se uma, talvez não seja importante, depois outra. Isso leva muito tempo e dinheiro. Com simulações, o custo pode ser negligenciado, e o nosso método consegue identificar as interações realmente importantes que podem depois ser testadas em experimentos.”

A IA está a ser cada vez mais utilizada na investigação médica para identificar padrões de doenças que são difíceis de detectar por métodos tradicionais.

Estudos recentes aplicaram aprendizagem automática para prever Alzheimer anos antes do aparecimento dos sintomas, detectar sinais subtis de doença em varreduras de MRI e prever riscos a longo prazo para centenas de condições usando grandes conjuntos de dados de registros de saúde.

O governo dos EUA também começou a investir na abordagem, incluindo uma iniciativa de $50 milhões do National Institutes of Health para aplicar IA na pesquisa do câncer infantil.

Para além da virologia, Liu afirmou que o mesmo quadro computacional poderia ser aplicado a doenças impulsionadas por alterações nas interações de proteínas, incluindo distúrbios neurodegenerativos como a doença de Alzheimer.

“O mais importante é saber qual interação direcionar,” afirmou Liu. “Assim que conseguirmos fornecer esse alvo, as pessoas podem procurar formas de enfraquecê-lo, fortalecê-lo ou bloqueá-lo. Essa é realmente a importância deste trabalho.”