Pesquisa da Universidade de Washington, publicada na revista Nature, apresenta moléculas inéditas que reconhecem e cortam proteínas específicas. Resultados são experimentais e ainda não representam tratamentos disponíveis para pacientes.
Pesquisadores do Institute for Protein Design, da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, utilizaram inteligência artificial para desenvolver enzimas inéditas capazes de reconhecer e cortar proteínas associadas a doenças humanas, incluindo o Alzheimer e a esclerose lateral amiotrófica (ELA).
O estudo foi publicado em 14 de outubro na revista científica Nature e representa um avanço na utilização de ferramentas computacionais para projetar moléculas com funções biológicas específicas.
As enzimas desenvolvidas pertencem à classe das proteases, responsáveis por cortar proteínas em pontos determinados de suas estruturas.
Diferentemente de enzimas encontradas na natureza, as moléculas foram projetadas computacionalmente para reconhecer sequências específicas e realizar cortes previamente definidos pelos pesquisadores.
A pesquisa está vinculada ao instituto dirigido pelo bioquímico David Baker, laureado com metade do Prêmio Nobel de Química de 2024 por suas contribuições ao desenvolvimento de métodos computacionais de criação de proteínas.
Como funcionam as enzimas criadas por inteligência artificial
As proteases são enzimas que atuam sobre outras proteínas, rompendo ligações entre seus componentes.
No estudo, os pesquisadores utilizaram inteligência artificial para desenvolver estruturas capazes de identificar determinadas sequências de aminoácidos e realizar cortes em locais específicos.
Essa capacidade de reconhecimento é importante porque diferentes proteínas desempenham funções essenciais no organismo. Uma enzima destinada a atuar sobre uma proteína relacionada a uma doença precisa apresentar elevada seletividade para reduzir o risco de atingir moléculas saudáveis.
Nos experimentos, mais de um terço dos desenhos testados conseguiu realizar o corte no local pretendido, resultado considerado promissor para uma abordagem de desenvolvimento de enzimas por inteligência artificial.
Alzheimer e ELA estão entre os alvos estudados
Entre as proteínas utilizadas nos experimentos estão a beta-amiloide, associada à doença de Alzheimer, e a TDP-43, relacionada à esclerose lateral amiotrófica.
A beta-amiloide participa da formação de depósitos proteicos característicos do Alzheimer, enquanto alterações na proteína TDP-43 estão associadas a processos neurodegenerativos, incluindo a ELA.
A possibilidade de desenvolver enzimas capazes de reconhecer essas proteínas abre novas perspectivas para pesquisas sobre intervenções moleculares.
Entretanto, demonstrar que uma enzima consegue cortar uma proteína em condições experimentais não significa que ela seja capaz de tratar uma doença.
Para isso, ainda seria necessário comprovar que a ação ocorre de maneira segura e eficaz em organismos vivos, sem comprometer proteínas essenciais ao funcionamento das células.
Enzimas podem atuar sobre múltiplas moléculas
Uma característica destacada pelos pesquisadores é a possibilidade de as proteases continuarem atuando após realizar um corte.
Em entrevista ao portal GeekWire, a pesquisadora Anqi Chen, primeira autora do estudo, explicou que a enzima pode cortar uma molécula-alvo e seguir para outra, em vez de permanecer ligada à primeira.
Esse mecanismo é diferente da atuação típica dos anticorpos, que reconhecem e se ligam a seus alvos.
A capacidade catalítica das enzimas pode representar uma vantagem em determinadas aplicações, pois uma única molécula pode realizar sucessivas reações.
No entanto, a utilização terapêutica desse mecanismo ainda dependerá de estudos sobre seletividade, estabilidade, distribuição no organismo e possíveis efeitos indesejados.
Pesquisa ainda não foi testada em animais ou seres humanos
Os resultados apresentados foram obtidos em experimentos realizados em tubo de ensaio e em células.
Até o momento descrito no estudo, não foram realizados testes em animais nem ensaios clínicos com seres humanos.
Essa distinção é fundamental para compreender o estágio da descoberta.
Embora os resultados indiquem que a inteligência artificial pode ajudar a desenvolver enzimas com funções específicas, ainda existem etapas importantes antes de qualquer possível aplicação médica.
Entre os desafios estão garantir que as moléculas atinjam os tecidos desejados, mantenham sua atividade em condições biológicas e não provoquem danos a outras proteínas.
Tecnologia poderá ampliar pesquisas sobre outras doenças
Além dos experimentos envolvendo proteínas associadas a doenças neurodegenerativas, a equipe informou que está trabalhando em novos alvos relacionados à malária e ao câncer.
A abordagem poderá contribuir para o desenvolvimento de ferramentas de pesquisa e, futuramente, para a investigação de estratégias terapêuticas baseadas em enzimas projetadas por inteligência artificial.
O estudo também evidencia o avanço da biologia computacional, área que combina inteligência artificial, bioquímica e engenharia de proteínas para desenvolver moléculas com características previamente planejadas.
Por enquanto, a principal contribuição da pesquisa é demonstrar a viabilidade experimental de criar proteases artificiais capazes de reconhecer e cortar alvos moleculares definidos pelos cientistas.
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