- Um novo antibiótico está sendo desenvolvido para tratar IBD (doença inflamatória intestinal)
- A tecnologia de IA contribuiu ao prever o modo de ação do antibiótico
- Em comparação com os tratamentos existentes, ele usa um mecanismo inédito, sugerindo potencial para superar a resistência
- Com base no sucesso experimental, cresce a expectativa por uma futura aplicação clínica
- A tendência é de que o uso de IA em processos de design e validação de fármacos se torne cada vez mais importante
Visão geral
- Recentemente, um novo antibiótico vem chamando atenção por estar sendo pesquisado para o tratamento de doença inflamatória intestinal (IBD)
- Ao prever o mecanismo de ação desse antibiótico, a inteligência artificial (IA) está transformando o processo tradicional de desenvolvimento de novos medicamentos
- Ao identificar a resistência e as limitações dos tratamentos existentes, o estudo aponta a possibilidade de superá-las por meio de um mecanismo inédito
- Os pesquisadores confirmaram efeitos significativos em estágios iniciais, como em experimentos com animais, e têm como objetivo a futura aplicação clínica
- O desenvolvimento de fármacos com base em IA ganha importância na indústria farmacêutica por vantagens como capacidade de prever mecanismos de ação, eficiência e redução de custos
1 comentários
Comentários no Hacker News
Aqui está o estudo original na Nature Microbiology link. Queria compartilhar as partes interessantes. Segundo o comunicado da universidade, até agora a IA vinha sendo usada como ferramenta para prever moléculas com potencial terapêutico, mas neste estudo ela foi usada para esclarecer o "mecanismo de ação (MOA)", ou seja, como o fármaco ataca a doença. Estudos de MOA são essenciais no desenvolvimento de medicamentos. Eles ajudam os cientistas a verificar a segurança, otimizar a dosagem, melhorar a eficácia e, às vezes, até descobrir novos alvos terapêuticos. Os órgãos reguladores também podem usar esse tipo de estudo para decidir se o novo medicamento é adequado para uso humano. Antes, um estudo de MOA normalmente levava 2 anos e custava cerca de US$ 2 milhões, mas desta vez foi concluído em 6 meses por US$ 60 mil com o uso de IA. Depois de descobrir o novo antibiótico, Stokes colaborou com colegas do MIT CSAIL para ver se uma plataforma moderna de machine learning conseguiria acelerar a pesquisa de MOA. A previsão saiu em apenas 100 segundos e confirmou que o novo medicamento ataca o LolCDE, um minúsculo complexo proteico essencial para a sobrevivência bacteriana. A professora Regina Barzilay, do MIT, desenvolvedora do DiffDock, explicou: "Mostramos neste caso que a IA pode ir além da simples busca de moléculas e também fornecer explicações de mecanismos, algo essencial em todo o processo de desenvolvimento."
Acho muito legal o processo em que, depois de descobrir um novo antibiótico no laboratório, Stokes colaborou com colegas do MIT CSAIL. Estar em uma universidade é fantástico porque você pode encontrar facilmente especialistas de várias áreas dentro do campus e resolver problemas do seu interesse com a ajuda de áreas de ponta
Fico me perguntando se o DiffDock é um grande modelo de linguagem (LLM). Quando o público em geral ouve falar em IA, pensa logo em LLMs como o ChatGPT, e como a OpenAI também diz que está criando "máquinas que pensam", além de a manchete do artigo dizer que a IA "previu", isso acaba confundindo ainda mais
Queria saber se existe um pre-print. Não pertenço mais a uma universidade, então sinto falta daqueles tempos em que alguém sempre subia o artigo durante a madrugada
Tem algo estranho nisso. Já se sabia antes de 2016 que o LolCDE era uma vulnerabilidade da E. coli, e inibidores como a globomicina já eram conhecidos desde 1978 referência 1 referência 2. Então fico me perguntando se a enterololina é só uma nova variante da globomicina. Não sei se a IA está ficando mais inteligente ou se os cientistas estão ficando mais lentos
É realmente lindo ver que um estudo de MOA, que antes levava 2 anos e custava US$ 2 milhões, desta vez terminou em 6 meses por US$ 60 mil com IA. Parece um dos primeiros exemplos claros do valor real da IA/machine learning além de autocompletar código ou gerar imagens. Estou muito curioso para ver como essa área vai evoluir nos próximos 10 anos. Quero acompanhar de perto o AlphaFold no folding de proteínas e essa redução de custos e aceleração de testes clínicos por meio da previsão de mecanismos
Este artigo parece reforçar a visão de que a "IA substitui o emprego do pesquisador", mas na prática me soa muito parecido com o uso de ferramentas de IA no meu trabalho. Stokes enfatiza que o resultado da previsão é interessante, mas continua sendo apenas uma previsão, e que o estudo experimental (tradicional) de MOA ainda precisa ser realizado obrigatoriamente. O fato de a IA "poder estar certa" economiza nosso tempo na hora de pensar no próximo passo. Então eles começaram os experimentos com base na previsão do MIT, e alguns meses depois a previsão da IA se mostrou verdadeira. No fim, a previsão foi validada com experimentos-padrão de MOA, e assim conseguiram economizar 1,5 ano em relação ao normal
Também acho que o termo IA ficou difícil de entender hoje em dia. O público pensa IA = ChatGPT e imagina "o ChatGPT descobriu um novo remédio". Mas na pesquisa real usa-se uma variedade enorme de ferramentas de ML, não apenas transformers (LLMs), e a maioria delas não tem absolutamente nada a ver com LLMs ou com o ChatGPT
Concordo também. Não sei se você usa LLM diretamente ou se usa ferramentas de ML/deep learning adaptadas à sua área. Nos últimos 1 ano, sinto que a maioria dos relatos de sucesso com LLMs mostra que essas ferramentas ajudam muito mais especialistas que estão "na linha de frente" da prática real (gente que já leu os artigos mais avançados da área) do que outras pessoas. Acho que as reclamações sobre "alucinação" vêm mais da experiência de não especialistas, que não estão na ponta do fluxo real e não têm outras fontes de apoio ou informação complementar. Na verdade, vejo um efeito enorme quando LLMs conectam minha área de interesse com áreas vizinhas que eu desconhecia completamente, sugerindo hipóteses e pistas. No fim, o experimento ou a validação precisa ser feito pelo pesquisador, e às vezes, quando não confio totalmente na minha própria conclusão, coloco meus dados no LLM para ver se ele chega à mesma conclusão. Não me preocupo nem um pouco com alucinação. A responsabilidade por erros continua sendo minha. E, na fronteira do conhecimento, até conselhos estranhos podem levar a ideias novas. Hoje em dia quase nunca fico travado por dias, semanas ou meses sem saber onde procurar informação. Antes, a Palantir falava num post sobre torneios de xadrez que o importante era o "workflow" da colaboração humano/computador e que, no fim, um amador com o melhor workflow acabava vencendo; agora me parece que vivemos numa sociedade em que novas ferramentas fortalecem ainda mais os especialistas link
O que a IA e os pesquisadores descobriram neste estudo não é um tratamento para a própria IBD (doença inflamatória intestinal). Em vez disso, pacientes com IBD ou que receberam antibióticos de amplo espectro frequentemente apresentam crescimento excessivo de espécies de enterobacter no intestino, incluindo algumas E. coli. Elas são resistentes a antibióticos existentes e isso não faz bem à saúde intestinal. Os pesquisadores descobriram uma nova substância que suprime seletivamente apenas essas enterobacter, deixando o restante do microbioma intacto. Isso pode ajudar pessoas que sofrem com desequilíbrios bacterianos no intestino, especialmente pacientes com IBD, a recuperar um ambiente intestinal mais saudável. Mas ainda está na fase de testes em camundongos
Há muito tempo existe a hipótese de que, se o equilíbrio do microbioma em pacientes com IBD for totalmente restaurado, o ciclo da doença poderá ser interrompido e o paciente entrar em remissão (isso ainda não foi comprovado oficialmente)
Segundo o artigo, "este medicamento pode se tornar um tratamento muito promissor para milhões de pacientes com IBD. Como hoje não existe cura, ele pode aliviar os sintomas de forma significativa e melhorar a qualidade de vida"
Gostaria de saber se está bem demonstrado que a IBD é causada por E. coli. Fico em dúvida se a questão não seria uma sensibilidade à E. coli
Ainda não está claro. Parece haver uma combinação de fatores genéticos e de microrganismos. A situação é bastante complexa. Não dá para olhar apenas para um tecido cultivado (ou uma biópsia) de pele inflamada e dizer "ah, é isso!". Mesmo os tratamentos mais eficazes acabam sendo estratégias de bloqueio de partes do sistema imunológico, e na prática o que se faz é testar vários imunossupressores em alguns pacientes, às vezes em combinação, para manter a situação mais ou menos sob controle
Todos nós temos E. coli, então ela não é a causa direta. O artigo é meio confuso, mas o que foi descoberto desta vez tem espectro mais estreito (de bactérias-alvo), então agride menos a flora bacteriana natural do corpo. Em compensação, enterobacter resistentes, cujo principal grupo é a E. coli mas não exclusivamente, podem crescer em excesso com mais facilidade. Existe correlação entre IBD e microbiomas com proliferação excessiva de E. coli. Também estão sendo identificados subtipos de E. coli associados a isso referência
Não é exatamente que a E. coli cause IBD, mas E. coli e outras Enterobacteriaceae podem de fato aproveitar a inflamação para se multiplicar. A inflamação leva à liberação de nitrato, e as Enterobacteriaceae usam isso como aceptor final de elétrons para proliferar. Além disso, quando a camada de muco protetor fica fina ou cheia de falhas (algo que muitas vezes acontece quando o microbioma está desregulado), elas conseguem penetrar e se multiplicar com mais facilidade. Esse crescimento bacteriano, por sua vez, pode piorar a inflamação e dificultar a remissão. Recentemente também surgiram alguns resultados clínicos em que a inflamação foi reduzida ao bloquear fatores que a E. coli usa para aderir à mucosa
Não entendo por que não dão créditos de GPU diretamente aos pesquisadores. Em vez de um processo jurídico complicado, bastaria criar uma conta com o e-mail deles em provedores como runpod/prime-intelect ou algum fornecedor de x-gpu e colocar US$ 5 mil nela. Dá até para filtrar bem quem realmente merece olhando histórico no GitHub e no Hugging Face
Sobre a ideia de que "não se pode presumir que o modelo de IA esteja sempre certo", fico me perguntando por que deveríamos partir dessa premissa. E parece que a possibilidade de ele "poder estar certo" reduziu as tentativas e erros no próximo passo. Mas será que isso não é apenas confirmation bias? Por exemplo, em 100 casos, você pergunta à IA "como isso funciona?" e em 99 ela responde soluções absurdas ou plausíveis, porém erradas, e só vemos no artigo aquele 1 caso em que acertou. O fato de ter dado certo no laboratório prova mesmo que a IA economizou tempo? Um relógio quebrado também acerta duas vezes por dia. Não dá para dizer "é um relógio quebrado, mas quando acerta é espetacular!". Então fico pensando se não estamos vendo apenas casos de sorte, e não uma "IA produtiva" de verdade. Para dizer honestamente que a área avançou, seria preciso divulgar ou reconhecer também os casos de fracasso como dados. Caso contrário, isso só alimenta o hype
Na prática, os pesquisadores continuam usando o método científico. O que a IA fornece é uma hipótese a ser testada. Nesse sentido, a IA é extremamente poderosa para "brainstorming de hipóteses convincentes"
Especialistas humanos também erram com frequência na pesquisa de ponta. A maioria das hipóteses e experimentos falha. Mas quando elogiamos um pesquisador por alcançar um avanço, não é porque ele acerta 100% das vezes, e sim porque acerta mais rápido e com probabilidade maior do que o acaso. Se, em 100 casos, a IA faz a taxa de sucesso subir de 1/99 para 2/99 ou 3/99, isso já representa uma eficiência duas ou três vezes maior. E, se a IA consegue testar todas essas intuições em 100 segundos, o progresso pode ser muito mais rápido do que com humanos
Pelo que entendi, este estudo parece tratar mais de um antibiótico mais seguro para pacientes com IBD do que de um tratamento para IBD em si
McMaster University pode soar como uma piada, mas é uma universidade real fundada em 1887 [ver na Wikipédia]
É uma das melhores universidades do Canadá. Na minha opinião, em pesquisa médica é a melhor do país referência
Em Londres também existe um lugar chamado Goodenough College, em funcionamento desde 1930, e apesar do nome, é realmente uma instituição séria
Já faz mais de 10 anos que machine learning vem sendo usado em pesquisa científica. Então fico me perguntando o que há de diferente desta vez. A imprensa geral até vai, já que costuma usar os termos de qualquer jeito, mas não entendo por que a NATURE usa a palavra "inteligência artificial"