Com uma grande ajuda da inteligência artificial e uma grande dose de toque humano, o laboratório de Tim Cernak na Universidade de Michigan fez uma descoberta que acelera drasticamente o demorado processo químico de construção de moléculas que serão os remédios, agroquímicos ou materiais de amanhã.
A descoberta, publicada na edição de 3 de fevereiro da Ciência, é o culminar de anos de síntese química e pesquisa em ciência de dados pelo Cernak Lab na Faculdade de Farmácia e Departamento de Química.
O objetivo da pesquisa era identificar as principais reações na síntese de uma molécula, reduzindo o processo ao menor número possível de etapas. No final, Cernak e sua equipe conseguiram a síntese de um alcalóide complexo encontrado na natureza em apenas três etapas. As sínteses anteriores levavam entre sete e 26 etapas.
“Fazer uma estrutura química que tenha átomos exatamente no lugar certo para fornecer medicamentos eficazes e não tóxicos, por exemplo, é complicado”, disse Cernak, professor assistente de química medicinal e química. “Requer uma estratégia de síntese química fundamentada nos blocos de construção químicos que você pode realmente comprar e depois costurar usando reações químicas”.
A conquista tem implicações poderosas para acelerar o desenvolvimento de medicamentos.
Cernak comparou a construção dessas moléculas complexas a jogar xadrez. Você precisa orquestrar uma série de movimentos para chegar ao final do jogo. Embora haja um número quase infinito de movimentos possíveis, há uma lógica que pode ser seguida.
“Desenvolvemos aqui uma lógica, baseada na teoria dos grafos, para chegar ao final o mais rápido possível”, disse.
Cernak e seus colegas usaram o SYNTHIA Retrosynthesis Software, que fornece aos cientistas um banco de dados de caminhos, ou etapas, e fórmulas para milhões de estruturas moleculares. Isso deu à equipe uma enorme quantidade de dados de síntese computacional para brincar.
Usando um algoritmo que desenvolveram para selecionar os dados, os pesquisadores identificaram as etapas ao longo do caminho que eram de alto impacto, ou etapas principais, e as etapas que progrediam para concluir a síntese, mas que eram ineficientes para todo o processo.
“Esperamos que esta pesquisa possa levar a melhores medicamentos”, disse Cernak. “Até agora, temos sido limitados nas estruturas moleculares que podemos acessar rapidamente com a síntese química”.
Os co-autores incluem Yingfu Lin, pesquisador sênior em farmácia; Rui (Sam) Zhang, doutorando em química; e Di Wang, doutorando em farmácia.
Com informações de Science Daily.