Um atalho para a descoberta de medicamentos:um novo método prevê em grande escala como pequenas moléculas interagem com proteínas
Crédito:Pixabay/CC0 Domínio Público Para a maioria das proteínas humanas, não existem pequenas moléculas conhecidas que as liguem quimicamente (os chamados "ligantes"). Os ligandos representam frequentemente pontos de partida importantes para o desenvolvimento de medicamentos, mas esta lacuna de conhecimento dificulta criticamente o desenvolvimento de novos medicamentos.
Pesquisadores do CeMM, em colaboração com a Pfizer, aproveitaram e ampliaram um método para medir a atividade de ligação de centenas de pequenas moléculas contra milhares de proteínas humanas.
Este estudo em larga escala revelou dezenas de milhares de interações ligante-proteína que agora podem ser exploradas para o desenvolvimento de ferramentas químicas e terapêuticas. Além disso, alimentado por aprendizagem automática e inteligência artificial, permite previsões imparciais de como pequenas moléculas interagem com todas as proteínas presentes nas células humanas vivas.
Esses resultados foram publicados na revista Science , e todos os dados e modelos gerados estão disponíveis gratuitamente para a comunidade científica.
A maioria de todos os medicamentos são pequenas moléculas que influenciam a atividade das proteínas. Estas pequenas moléculas – se bem compreendidas – são também ferramentas valiosas para caracterizar o comportamento das proteínas e para fazer investigação biológica básica.
Dadas estas funções essenciais, é surpreendente que, para mais de 80% de todas as proteínas, não tenham sido identificados até agora ligantes de moléculas pequenas. Isto dificulta o desenvolvimento de novos medicamentos e estratégias terapêuticas, mas também impede novos conhecimentos biológicos sobre a saúde e a doença.
Para colmatar esta lacuna, investigadores do CeMM, em colaboração com a Pfizer, expandiram e dimensionaram uma plataforma experimental que lhes permite medir como centenas de pequenas moléculas com várias estruturas químicas interagem com todas as proteínas expressas em células vivas.
Isto produziu um rico catálogo de dezenas de milhares de interações ligante-proteína que agora podem ser otimizadas para representar pontos de partida para um maior desenvolvimento terapêutico.
Em seu estudo, a equipe liderada pelo CeMM PI Georg Winter exemplificou isso ao desenvolver ligantes de pequenas moléculas de transportadores celulares, componentes da maquinaria de degradação celular e proteínas pouco estudadas envolvidas na transdução de sinal celular. Além disso, aproveitando o grande conjunto de dados, foram desenvolvidos modelos de aprendizagem automática e de inteligência artificial que podem prever como pequenas moléculas adicionais interagem com proteínas expressas em células humanas vivas.
"Ficamos surpresos ao ver como a inteligência artificial e o aprendizado de máquina podem elevar nossa compreensão do comportamento de moléculas pequenas em células humanas. Esperamos que nosso catálogo de interações entre moléculas pequenas e proteínas e os modelos de inteligência artificial associados possam agora fornecer um atalho na descoberta de medicamentos abordagens", diz Winter.
Para maximizar o impacto potencial e a utilidade para a comunidade científica, todos os dados e modelos são disponibilizados gratuitamente através de uma aplicação web.
"Esta foi uma excelente parceria entre a indústria e a academia. Temos o prazer de apresentar os resultados obtidos através de três anos de estreita colaboração e trabalho em equipe entre os grupos. Foi um grande projeto", disse o Dr. Patrick Verhoest, vice-presidente e chefe de Design de Medicina da Pfizer.
