Menten AI utiliza a AWS, a IA e a computação quântica para criar medicamentos novos e aprimorados

A Menten AI criou a primeira proteína do mundo projetada em um computador quântico. O feito tem grandes implicações para o mundo da descoberta e concepção de medicamentos e, em última análise, para todos nós que podemos nos beneficiar de novos tratamentos contra doenças. Essa perspectiva de impacto no mundo real foi exatamente o que impulsionou o diretor executivo, Hans Melo, e o diretor de operações, Tamás Gorbe, a cofundarem a Menten AI enquanto terminavam seus doutorados. Melo era doutorando em Machine Learning e Neurociência Computacional e Gorbe em Biocatálise, Engenharia de Proteínas e Química Medicinal.

A tecnologia de descoberta de medicamentos da startup se concentra na criação de peptídeos, ou pequenas moléculas semelhantes a proteínas que se ligam a proteínas de interesse, também conhecidas como “alvos de medicamentos”. Os peptídeos são moléculas de tamanho médio e têm potencial para se ligar a proteínas intracelulares e extracelulares. Essa flexibilidade permite que os peptídeos “visem basicamente todos os alvos de medicamentos potenciais, incluindo uma seção de nicho, que outros tipos de medicamentos não conseguem”, explica Melo.

Embora os peptídeos ofereçam “possibilidades astronômicas”, todas essas possibilidades também tradicionalmente requerem investimentos astronômicos de tempo e de dinheiro. As abordagens tradicionais de descoberta de medicamentos “sintetizam ou expressam centenas de milhares, às vezes até milhões, de moléculas” antes de testá-las em relação a um alvo. Apenas cerca de 0,01% delas fazem alguma coisa, o que significa que “a grande maioria é apenas desperdício”, explica Melo.

É aqui que a Menten AI entra em ação ao combinar métodos de machine learning e de computação quântica para reduzir drasticamente o tempo e o custo necessários para projetar peptídeos, ao mesmo tempo em que fornece “acesso a um novo espaço químico que não tínhamos antes”, diz Melo. Há relativamente pouco tempo, não havia tecnologia computacional que pudesse projetar peptídeos com precisão suficiente para realmente se ligarem a seus alvos de medicamentos.

Ao usar simulações de modelagem computacional, a Menten AI pode não somente projetar novas moléculas do zero para um alvo de interesse específico, mas também restringir as opções antes de criar as moléculas no laboratório. “Fazemos centenas de milhares de simulações e projetos in silico”, explica Melo. “Tudo isso está no computador e, no final, podemos classificar uma pequena lista, para que possamos criar de 20 a 100 moléculas e obter taxas de sucesso muito altas com elas”.

A Menten AI desenvolve todas essas simulações na AWS, usando milhares de CPUs e GPUs. Ao fazer a maior parte de suas simulações e testes na nuvem, os custos são drasticamente menores do que os métodos anteriores tanto do ponto de vista de tempo quanto do de dinheiro.

“A AWS tem basicamente tudo o que precisamos nessa perspectiva”, diz Melo. “E mesmo agora, eles estão desenvolvendo o Amazon Braket, então há ainda mais possibilidades de executar o trabalho quântico que também estamos desenvolvendo.”

Além disso, esse trabalho quântico é cada vez mais importante à medida que a Menten AI contempla o futuro: enquanto o machine learning foi usado na descoberta de medicamentos no passado, a computação quântica está revelando abordagens totalmente novas para a resolução de problemas difíceis.

Um desses problemas, a otimização combinatória, está no cerne do tipo de projeto de peptídeo que a Menten AI conduz. A otimização combinatória é “uma pesquisa em um espaço enorme”, explica Melo, “então você tem trilhões e trilhões de possibilidades”. Demoraria milhares de anos para classificar cada uma dessas possibilidades em um computador clássico, e mesmo os algoritmos projetados para tentar tornar isso mais fácil não escalam bem, “o que significa que, à medida que os problemas aumentam, você não é capaz de realmente encontrar soluções para esses problemas.”

Os algoritmos de otimização quântica, por outro lado, revelam um imenso paralelismo, possibilitado pela modelagem de diversas soluções simultaneamente, permitindo a escalabilidade exponencial. A Menten AI já obteve sucesso em aproveitar a computação quântica para o projeto de peptídeos, e Melo está otimista em continuar a usá-la em conjunto com a computação clássica para descobrir soluções que antes não estavam disponíveis. Segundo ele, “à medida que os computadores quânticos se tornam cada vez melhores, poderemos alavancar essas tecnologias para melhorar os medicamentos que estamos criando”.