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IA generativa ajuda a desenvolver compostos capazes de matar bactérias resistentes a medicamentos
18 de agosto de 2025, 15:52

Fonte

Anne Trafton, MIT News

Publicação Original

Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Áreas

Bacteriologia, Bioinformática, Biologia, Biomedicina, Bioquímica, Biotecnologia, Ciência de Dados, Computação, Desenvolvimento de Fármacos, Engenharia Biológica, Farmacologia, Imunologia, Microbiologia, Simulação Computacional, Toxicologia

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Resumo

Nos últimos 45 anos, surgiram algumas dezenas de novos antibióticos, mas a maioria deles são variantes de antibióticos existentes. Ao mesmo tempo, a resistência bacteriana a muitos desses medicamentos tem crescido. Globalmente, estima-se que infecções bacterianas resistentes a medicamentos causem quase 5 milhões de mortes por ano.

Agora, com a ajuda de algoritmos de inteligência artificial (IA) generativa, uma equipe de pesquisa liderada por pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos EUA, desenvolveu novos antibióticos capazes de combater duas bactérias: a Neisseria gonorrhoeae resistente a medicamentos e o Staphylococcus aureus multirresistente a medicamentos (MRSA).

Os pesquisadores projetaram mais de 36 milhões de compostos possíveis e usaram recursos computacionais para a seleção dos compostos com as melhores propriedades antimicrobianas. Os principais candidatos descobertos são estruturalmente distintos de quaisquer antibióticos existentes e parecem atuar por meio de novos mecanismos que rompem as membranas celulares bacterianas.

A abordagem permitiu aos pesquisadores gerar e avaliar compostos teóricos nunca antes vistos — uma estratégia que agora esperam aplicar para identificar e projetar compostos com atividade contra outras espécies de bactérias.

“Estamos entusiasmados com as novas possibilidades que este projeto abre para o desenvolvimento de antibióticos. Nosso trabalho demonstra o poder da IA do ponto de vista do design de medicamentos e nos permite explorar espaços químicos muito maiores, antes inacessíveis”, afirmou o Dr. James Collins, professor do Departamento de Engenharia Biológica do MIT.

O professor James Collins é o autor sênior do estudo, publicado na revista científica Cell. Jacqueline Valeri, a Dra. Aarti Krishnan e a Dra. Melis Anahtar – respectivamente doutoranda, pós-doutoranda e ex-pós-doutoranda do MIT – são as autoras principais do estudo.

Neste estudo, os pesquisadores decidiram expandir a busca por novos candidatos a antibióticos  para moléculas que não podem ser encontradas em nenhuma biblioteca química. Ao usar a IA para gerar moléculas hipoteticamente possíveis que não existem ou que não foram descobertas, eles perceberam que seria possível explorar uma diversidade muito maior de potenciais compostos para fármacos.

Por meio de várias rodadas de experimentos, análises computacionais e uma série de triagens, os pesquisadores chegaram a cerca de 1.000 compostos, dos quais eles selecionaram 80 compostos para verificar se poderiam ser produzidos por síntese química. Apenas dois deles puderam ser sintetizados, e um deles, denominado NG1, foi muito eficaz em matar a bactéria N. gonorrhoeae em cultivo de laboratório e em um modelo murino de infecção por gonorreia resistente a medicamentos.

Experimentos adicionais revelaram que o composto NG1 interage com uma proteína chamada LptA, um novo alvo de fármacos envolvido na síntese da membrana externa bacteriana. Parece que o fármaco atua interferindo na síntese da membrana, o que é fatal para as células.

Também participaram do estudo pesquisadores da Escola Médica de Harvard, Escola de Saúde Pública de Harvard, Hospital Geral de Massachusetts, Instituto Broad do MIT e Harvard e da Universidade Northeastern, nos EUA; Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique), na Suíça; Instituto Karolinska e do Hospital Universitário Karolinska, na Suécia, entre outras instituições.

Em suas publicações, o Portal SciAdvances tem o único objetivo de divulgação científica, tecnológica ou de informações comerciais para disseminar conhecimento. Nenhuma publicação do Portal SciAdvances tem o objetivo de aconselhamento, diagnóstico, tratamento médico ou de substituição de qualquer profissional da área da saúde. Consulte sempre um profissional de saúde qualificado para a devida orientação, medicação ou tratamento, que seja compatível com suas necessidades específicas. 

Autores/Pesquisadores Citados

Dr. James Collins

Professor do Departamento de Engenharia Biológica do MIT

Jacqueline Valeri

Doutoranda no MIT

Dra. Aarti Krishnan

Pós-doutoranda no MIT

Dra. Melis Anahtar

Ex-pós-doutoranda no MIT e pesquisadora do Hospital Geral de Massachusetts

Publicação

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a revista científica Cell (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

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