O Papel da Inteligência Artificial no Desenvolvimento de Vacinas e Drogas

O mundo da medicina está crescendo a cada ano que passa. Os pesquisadores propuseram novas tecnologias para ajudar os especialistas em saúde médica com diagnóstico e tratamento de doenças . O sistema de diagnóstico médico moderno é altamente dependente de máquinas, software e sistemas especialistas. Agora revisaremos o papel da inteligência artificial no desenvolvimento de vacinas e na descoberta de medicamentos.

Se falarmos sobre a década de 1950, relatou-se que centenas a milhares de americanos experimentaram grande dificuldade devido à infecção do sarampo . Porém, no ano de 2015, após o desenvolvimento e uso contínuo das vacinas, os casos notificados não passam de 191.

Vacinas: uma arma eficaz contra doenças

Não há dúvida de que as vacinas são uma das armas mais poderosas contra as doenças infecciosas. Mas o maior problema é que demoram anos para se desenvolver. Quando estamos no meio dapandemia COVID-19 , não podemos esperar tanto pela chegada de uma vacina.

Portanto, é importante procurar algumas soluções modernas para esses problemas da era moderna. Uma das melhores recomendações de especialistas é o uso de aprendizado de máquina e inteligência artificial para o desenvolvimento de vacinas. Parece uma ótima ideia; então, vamos ter uma discussão detalhada sobre isso.

O conceito por trás do desenvolvimento de vacinas

Quando falamos sobre o desenho de uma vacina , existem basicamente vários fatores envolvidos. É importante mencionar que as vacinas funcionam expondo seu corpo a certos tipos de patógenos que podem ser úteis para que seu sistema imunológico apresente uma resposta rápida e robusta contra um tipo específico de doença no futuro.

As vacinas com um ano de idade foram desenvolvidas principalmente com vírus mortos que foram considerados mais seguros de usar, mas muitas vezes eram ineficazes em vírus com maiores riscos de segurança.

Como funcionam as novas vacinas

As vacinas recentemente desenvolvidas do outro lado tendem a conter uma gama específica de componentes dos vírus que também são considerados mais eficazes e seguros.

Por exemplo, a vacina para hepatite B costumava conter proteínas de superfície. No entanto, as vacinas futuras podem ter alguns fragmentos de proteína viral específicos. Independentemente do tipo de procedimento seguido para o desenvolvimento de vacinas, o objetivo principal é incluir alguns componentes virais de natureza imunogênica.

Espera-se que sejam altamente visíveis ao sistema imunológico e tenham o potencial de aumentar sua ação. Pode ajudar ainda mais no desenvolvimento de novos medicamentos para tratar os sintomas da doença no corpo humano.

Usando IA e aprendizado de máquina para desenvolvimento de vacinas e medicamentos

Nos últimos anos, pesquisadores que trabalham na área de imunologia, inteligência artificial e aprendizado de máquina têm estudado várias propriedades de vírus que podem ser usadas para torná-los imunogênicos. Uma das principais propriedades em que partes específicas do vírus podem ser direcionadas pelos anticorpos :

• As proteínas que são produzidas pelas células B podem impedir a entrada do vírus nas células, ao mesmo tempo que inibem a propagação do vírus no corpo .
• Outra propriedade importante que chama a atenção do pesquisador é a de que fragmentos de proteínas virais podem ser apresentados na superfície da célula humana para que possam ser marcados como infectados e depois mortos pelas células-T.

Algoritmos de aprendizado de máquina em saúde

Alguns pesquisadores usaram recentemente algoritmos de aprendizado de máquina para fazer previsões sobre a força das propriedades dos fragmentos virais. Esses modelos podem ajudar a escolher as partes mais eficazes dos vírus que podem apresentar comportamento imunogênico e devem ser incluídas na vacina.

Inteligência artificial , aprendizado de máquina e modelos de aprendizado profundo podem reconhecer padrões de conjuntos massivos de exemplos de treinamento. Realizar essas operações manualmente pode ser muito demorado e complicado também.

Por exemplo, os imunologistas selecionaram recentemente quase um milhão de fragmentos de proteínas que devem ser apresentados à superfície da célula e são visíveis para as células T.

É difícil reconhecer esses fragmentos de olhos humanos para escolher o mais eficaz para o diagnóstico de uma doença específica. Mas os modelos de aprendizado de máquina podem aprender por meio de padrões contendo milhões de amostras e constroem uma compreensão automática de quais propriedades ou fragmentos podem ser mais úteis para um tipo específico de diagnóstico.

Vacina de inteligência artificial e Covid-19

Com sua primeira identificação em Wuhan, China, no mês de dezembro de 2019, a Covid-19 começou a se espalhar pelo mundo no final do mês de janeiro.

Os pesquisadores usaram vários modelos de aprendizado de máquina para identificar os componentes imunogênicos desse vírus terrível, de modo que possam ser usados para detectar candidatos a vacinas eficazes.

Os estudos mostram que os pesquisadores escanearam quase todas as proteínas presentes no SARS-CoV-2, que é responsável pelo vírus Covid-19, com o objetivo de identificar regiões que possuem fortes alvos de anticorpos. Alguns resultados mostram que a proteína spike SARS-CoV-2 é eficaz o suficiente para ser direcionada pelos anticorpos e desempenha um papel importante na entrada do vírus nas células pulmonares.

Desenvolvimento da vacina Covid-19

Depois de obter várias descobertas relevantes para o vírus Covid-19 usando algoritmos de IA , muitas empresas já começaram o desenvolvimento da vacina Covid-19. No entanto, muitos outros ensaios desta vacina proposta ainda estão pendentes e podem levar mais alguns meses para confirmar a eficácia clínica da vacina .

Não há dúvida de que esta é uma era inicial para o treinamento de aprendizado de máquina ou modelos de aprendizado profundo para o design de vacinas . Embora esses algoritmos sejam muito bons no tratamento de dados de treinamento, o conjunto de dados limitado ou menor reduz a eficiência do projeto.

Estudos revelam que os modelos de inteligência artificial funcionam bem quando usados em uma grande quantidade de dados, pois ajudam a melhorar a confiabilidade da rede. No entanto, o processo pode ser muito melhorado em um futuro próximo.

Como a inteligência artificial acelera o desenvolvimento da vacina Covid-19

Graças à capacidade das tecnologias avançadas que podem ajudar a executar simulações de computador relevantes para os vírus. Os modelos totalmente eficientes podem acelerar drasticamente o processo de design e, naturalmente, ajudar a reduzir fatalidades em todo o mundo.

É empolgante saber que as tecnologias são capazes de aprimorar os resultados do sistema de diagnóstico médico, o que poderia prevenir o mundo dos impactos desastrosos de uma pandemia.

Muitos pesquisadores também estão trabalhando na personalização do modelo para obter melhores resultados para o treinamento de modelos relacionados à vacina. Esses estudos podem ajudar ainda mais na descoberta de medicamentos para melhorar os resultados de diagnóstico e tratamento.

Isso fornecerá novas opções para médicos e empresas médicas para desenvolver e otimizar tratamentos para doenças específicas.

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