Pesquisadores usam IA para encontrar novos usos para medicamentos existentes

Uma nova pesquisa publicada no início deste mês pela Ohio State University (OSU) mostra que cientistas obtiveram sucesso usando um método de aprendizado de máquina para determinar se certos medicamentos podem ou não ser reaproveitados para novos usos. Este processo desenvolvido por pesquisadores é um progresso importante, dado que pode identificar mais rapidamente candidatos a medicamentos que podem ser reaproveitados para tratar uma série de doenças, de acordo com o relatório publicado na Nature Machine Intelligence em 4 de janeiro.

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

O reaproveitamento de medicamentos, é claro, não é novidade. Um exemplo? As injeções de Botox, que foram inicialmente aprovadas para tratar estrabismo, passaram a ser usadas como tratamento para enxaqueca, bem como cosmeticamente para reduzir a aparência de rugas. O estudo da OSU focou no reaproveitamento de medicamentos que previnem insuficiência cardíaca e derrame em pacientes com doença arterial coronária, mas provou que a estrutura poderia ser aplicada à maioria das doenças.

O uso de inteligência artificial no estudo acelera um processo que já foi projetado para reduzir o tempo necessário para obter a aprovação de novos medicamentos, de acordo com o Centro Nacional para o Avanço das Ciências Translacionais (NCATS).  

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

A reutilização de medicamentos também pode reduzir o risco associado aos testes de segurança de novos medicamentos, de acordo com o comunicado à imprensa.

Como os medicamentos são identificados para reaproveitamento?

Antes de se aprofundar nos benefícios do reaproveitamento de medicamentos, Zhang e seus colegas pesquisadores do estudo da OSU afirmaram que o “padrão ouro” em testes de medicamentos ainda são 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 dentro de uma grande população que podem influenciar como a medicina funciona no corpo”, observa o comunicado à imprensa. “Esses fatores, ou confundidores, que variam de idade, sexo e raça à gravidade da doença e à presença de outras enfermidades, funcionam como parâmetros no algoritmo de computador de aprendizado profundo no qual a estrutura é baseada.”

O procedimento para identificar medicamentos para reaproveitamento envolve primeiro um laboratório desenvolvendo um “ensaio”, um processo que permitirá monitorar a eficácia do composto, disse Pek Lum, PhD, cofundador e CEO da Auransa, uma empresa farmacêutica orientada por IA, à Health Life Guide.

“Uma biblioteca de compostos já lançados (pode ser na casa das dezenas de milhares) que podem ser reaproveitados será rastreada (testada) para eficácia usando o ensaio”, explica Lum. “Uma vez que um medicamento reaproveitado é identificado por meio de uma triagem, ele será testado novamente no laboratório para 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 ensaios clínicos sem a necessidade de mostrar segurança pré-clínica em animais novamente.”

Embora os medicamentos reaproveitados ainda precisem passar por ensaios clínicos para mostrar eficácia no novo uso, Lum diz que a reutilização de medicamentos é uma maneira muito útil de iniciar um programa de medicamentos, “pois pode encurtar muitas etapas necessárias ou, no mínimo, deve-se conseguir aprender sobre o medicamento reaproveitado por meio de dados gerados anteriormente”.

Reutilização para a 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 da COVID-19 , a resposta é sim — e já o fez. 

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

Stephen TC Wong, PhD, professor de ciência da computação, medicina de sistemas e bioengenharia em oncologia no Houston Methodist Research Institute, concorda, acrescentando que o Remdesivir é um medicamento que foi originalmente desenvolvido para combater o Ebola .

“Este exemplo não envolve nenhuma análise sofisticada de IA, pois a emergência da COVID-19 exigiu ações rápidas e imediatas, mas ainda segue as quatro etapas do reposicionamento de medicamentos”, disse Wong à Health Life Guide.

Como a IA ajuda?

Wong ressalta que a IA abrange espaços de busca de candidatos a medicamentos muito maiores do que pesquisadores ou clínicos individuais.

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

No nível micro, “a IA pode ajudar a entender as biomoléculas envolvidas na causa e no tratamento de doenças, gerando melhor correspondência entre medicamentos reposicionados e proteínas-alvo, e identificando potenciais efeitos colaterais adversos”, diz Wong.

No geral, a essência da IA, diz Wong, é que ela pode varrer um espaço de busca 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.