L'IA conçoit de nouveaux médicaments à partir de la structure des protéines
"C'est une véritable avancée pour la découverte de médicaments" : le processus garantit dès le départ que les molécules peuvent être synthétisées chimiquement
Un nouveau procédé informatique mis au point par des chimistes de l'ETH Zurich permet de générer rapidement et facilement des ingrédients pharmaceutiques actifs à partir de la surface tridimensionnelle d'une protéine. Ce nouveau procédé pourrait révolutionner la recherche sur les médicaments.
"Il s'agit d'une véritable avancée pour la découverte de médicaments", déclare Gisbert Schneider, professeur au département de chimie et de biosciences appliquées de l'ETH Zurich. Avec son ancien doctorant Kenneth Atz, il a mis au point un algorithme qui utilise l'intelligence artificielle (IA) pour concevoir de nouveaux ingrédients pharmaceutiques actifs. Pour toute protéine dont la forme tridimensionnelle est connue, l'algorithme génère les plans de molécules médicamenteuses potentielles qui augmentent ou inhibent l'activité de la protéine. Les chimistes peuvent ensuite synthétiser et tester ces molécules en laboratoire.
L'algorithme n'a besoin que de la structure tridimensionnelle de la surface d'une protéine. Sur cette base, il conçoit des molécules qui se lient spécifiquement à la protéine selon le principe du verrou et de la clé afin de pouvoir interagir avec elle.
Exclure les effets secondaires dès le départ
La nouvelle méthode s'appuie sur les efforts déployés depuis des décennies par les chimistes pour élucider la structure tridimensionnelle des protéines et utiliser les ordinateurs pour rechercher des molécules médicamenteuses potentielles appropriées. Jusqu'à présent, il s'agissait souvent d'un travail manuel laborieux et, dans de nombreux cas, la recherche aboutissait à des molécules très difficiles, voire impossibles à synthétiser. Si les chercheurs ont utilisé l'IA dans ce processus au cours des dernières années, c'était principalement pour améliorer les molécules existantes.
Aujourd'hui, sans intervention humaine, une IA générative est capable de développer des molécules médicamenteuses à partir de zéro qui correspondent à la structure d'une protéine. Ce nouveau processus révolutionnaire garantit dès le départ que les molécules peuvent être synthétisées chimiquement. En outre, l'algorithme ne suggère que des molécules qui interagissent avec la protéine spécifiée à l'endroit souhaité et pratiquement pas avec d'autres protéines. "Cela signifie que lors de la conception d'une molécule médicamenteuse, nous pouvons être sûrs qu'elle aura le moins d'effets secondaires possible", explique M. Atz.
Pour créer l'algorithme, les scientifiques ont entraîné un modèle d'intelligence artificielle avec des informations provenant de centaines de milliers d'interactions connues entre des molécules chimiques et les structures tridimensionnelles des protéines correspondantes.
Des tests réussis avec l'industrie
En collaboration avec des chercheurs de l'entreprise pharmaceutique Roche et d'autres partenaires de coopération, l'équipe de l'ETH a testé le nouveau processus et démontré ce dont il est capable. Les scientifiques ont recherché des molécules qui interagissent avec les protéines de la classe PPAR - des protéines qui régulent le métabolisme du sucre et des acides gras dans l'organisme. Plusieurs médicaments contre le diabète utilisés aujourd'hui augmentent l'activité des PPAR, ce qui amène les cellules à absorber davantage de sucre dans le sang et fait baisser le taux de glycémie.
L'IA a tout de suite conçu de nouvelles molécules qui augmentent également l'activité des PPAR, comme les médicaments actuellement disponibles, mais sans passer par un long processus de découverte. Après que les chercheurs de l'ETH ont produit ces molécules en laboratoire, des collègues de Roche les ont soumises à divers tests. Ceux-ci ont montré que les nouvelles substances sont effectivement stables et non toxiques dès le départ.
Les chercheurs ne poursuivent pas actuellement l'étude de ces molécules en vue de mettre sur le marché des médicaments basés sur elles. L'objectif de ces molécules était plutôt de soumettre le nouveau processus d'IA à un premier test rigoureux. Schneider précise toutefois que l'algorithme est déjà utilisé pour des études similaires à l'ETH Zurich et dans l'industrie. L'une d'entre elles est un projet avec l'hôpital pour enfants de Zurich pour le traitement des médulloblastomes, les tumeurs cérébrales malignes les plus courantes chez les enfants. En outre, les chercheurs ont publié l'algorithme et son logiciel afin que les chercheurs du monde entier puissent les utiliser pour leurs propres projets.
"Notre travail a rendu le monde des protéines accessible à l'IA générative dans la recherche sur les médicaments", déclare M. Schneider. "Le nouvel algorithme a un potentiel énorme. Cela est particulièrement vrai pour toutes les protéines du corps humain ayant une importance médicale et qui n'interagissent avec aucun composé chimique connu.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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