Algoritmos Usados por Empresas como Netflix Podem Decifrar Linguagem Biológica de Doenças Neurodegenerativas

Algoritmos poderosos usados por empresas como Netflix (NFLX ), Facebook (META ) e Amazon (AMZN ) podem ter implicações significativas na área de saúde. Eles demonstraram a capacidade de prever a linguagem biológica do câncer e outras doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer.

Essa iniciativa foi realizada por acadêmicos do St. John’s College, Universidade de Cambridge, que alimentaram um modelo de linguagem de computador com grandes dados produzidos ao longo de décadas. O objetivo era ver se a inteligência artificial (IA) poderia fazer descobertas mais avançadas do que os humanos, e eles encontraram exatamente isso com a capacidade da tecnologia de decifrar a linguagem biológica.

O estudo foi publicado no jornal científico PNAS, intitulado “Aprendendo a gramática molecular de condensados de proteínas a partir de determinantes de sequência e incorporações.” De acordo com os especialistas, isso pode ser usado para “corrigir os erros gramaticais dentro das células que causam doenças.”

O Professor Tuomas Knowles é o autor principal do artigo e um Fellow do St. John’s College.

“Levar a tecnologia de aprendizado de máquina para a pesquisa de doenças neurodegenerativas e câncer é um verdadeiro divisor de águas. Em última análise, o objetivo será usar a inteligência artificial para desenvolver medicamentos direcionados para aliviar drasticamente os sintomas ou prevenir a demência de acontecer em primeiro lugar.”

Algoritmos Poderosos

Os algoritmos de aprendizado de máquina usados por empresas como Netflix e Facebook fazem previsões altamente educadas sobre os consumidores e o que eles farão em seguida. Isso é o que acontece quando o Netflix recomenda um novo filme ou o Facebook recomenda um novo amigo. Assistente de voz, como Alexa e Siri, podem reconhecer indivíduos imediatamente e responder.

A Dra. Kadi Liis Saar é a primeira autora do artigo e uma Pesquisadora do St. John’s College. Ela usou tecnologia semelhante para treinar um modelo de linguagem de grande escala, que visava identificar o que está acontecendo com as proteínas durante a doença.

“O corpo humano é lar de milhares e milhares de proteínas e os cientistas ainda não sabem a função de muitas delas. Pedimos a uma rede neural baseada em modelo de linguagem para aprender a linguagem das proteínas”, disse ela.

“Pedimos especificamente ao programa para aprender a linguagem de condensados biomoleculares de mudança de forma — gotículas de proteínas encontradas nas células — que os cientistas realmente precisam entender para decifrar a linguagem da função biológica e disfunção que causam câncer e doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer. Descobrimos que ele pode aprender, sem ser explicitamente informado, o que os cientistas já descobriram sobre a linguagem das proteínas ao longo de décadas de pesquisa.”

Os cientistas acreditam que existem várias centenas de doenças neurodegenerativas, com as mais comuns sendo a doença de Alzheimer, Parkinson e Huntington. A doença de Alzheimer afeta 50 milhões de pessoas em todo o mundo, e durante a doença, as proteínas formam aglomerados e matam células nervosas saudáveis.

Condensados de Proteínas e Tecnologia de PLN

Com um cérebro saudável, essas massas de proteínas podem ser eliminadas efetivamente. De acordo com descobertas mais recentes, os cientistas agora acreditam que algumas proteínas desordenadas formam condensados, que são gotículas líquidas de proteínas. Essas não têm membrana e se fundem livremente umas com as outras, e podem se formar e se reformar.

“Os condensados de proteínas recentemente atrairam muita atenção no mundo científico porque controlam eventos-chave na célula, como a expressão gênica — como nosso DNA é convertido em proteínas — e a síntese de proteínas — como as células fazem proteínas”, disse o Professor Knowles.

“Qualquer defeito relacionado a essas gotículas de proteínas pode levar a doenças, como o câncer. É por isso que trazer a tecnologia de processamento de linguagem natural para a pesquisa sobre as origens moleculares da disfunção das proteínas é vital, se queremos ser capazes de corrigir os erros gramaticais dentro das células que causam doenças”, continuou ele.

“Alimentamos o algoritmo com todos os dados sobre as proteínas conhecidas, para que ele pudesse aprender e prever a linguagem das proteínas da mesma forma que esses modelos aprendem sobre a linguagem humana e como o WhatsApp sabe como sugerir palavras para você usar”, disse a Dra. Saar.

“Então, fomos capazes de perguntar sobre a gramática específica que leva apenas algumas proteínas a formar condensados dentro das células. É um problema muito desafiador e desbloqueá-lo nos ajudará a aprender as regras da linguagem da doença”, continuou a Dra. Saar.

Os principais impulsionadores por trás desse avanço na tecnologia são a quantidade crescente de dados disponíveis, o aumento do poder de processamento e os avanços técnicos. A aprendizagem de máquina tem o potencial de transformar dramaticamente a pesquisa nesses campos, permitindo descobertas que nunca poderiam ter sido previstas.

De acordo com a Dra. Saar, “A aprendizagem de máquina pode estar livre das limitações do que os pesquisadores pensam ser os alvos para a exploração científica e isso significará que novas conexões serão encontradas que nem sequer concebemos ainda. É realmente muito emocionante de fato.”

A nova rede está disponível para pesquisadores em todo o mundo, e um número crescente de cientistas está se envolvendo.