Em 2016, Wen Shuhao e sua equipe participaram de uma avaliação promovida pela Pfizer, com o objetivo de antecipar a eficácia de um novo medicamento. Wen, um físico que possui pós-doutorado pelo MIT, criou um software que emprega inteligência artificial e cálculos fundamentados na física quântica para identificar estruturas adequadas para o desenvolvimento de fármacos. O resultado foi surpreendente: o programa atingiu uma taxa de 100% de precisão nas previsões. Naquela época, sua startup, Xtalpi, ainda pequena, firmou um acordo de uma década com a Pfizer para a descoberta de novos medicamentos. Durante a pandemia, a empresa chinesa desempenhou um papel crucial na aceleração do desenvolvimento do Paxlovid, o primeiro antiviral oral para Covid que recebeu aprovação nos EUA.
“Enquanto trabalhávamos no desenvolvimento do Paxlovid, conseguimos perceber claramente como nossos algoritmos foram fundamentais para a solução de diversos desafios”, relembra Wen durante uma entrevista remota, realizada na sede da Xtalpi em Shenzhen. “Fomos capazes de fazer uma contribuição significativa no enfrentamento dos impactos da pandemia.”
Após colaborar com grandes farmacêuticas globais, como Eli Lilly, Johnson & Johnson e Merck, utilizando seus algoritmos de inteligência artificial e física quântica para o desenvolvimento de novos medicamentos, Wen vislumbrou a oportunidade de aplicar essa tecnologia em outras indústrias. Ele rapidamente identificou duas áreas potenciais para sua empresa: painéis solares e baterias de veículos elétricos.
Wen acredita que a receita oriunda da nova vertente de descoberta de materiais será pelo menos equivalente à receita gerada pela descoberta de medicamentos nos próximos três anos. Com os possíveis royalties advindos dos 39 projetos de saúde em desenvolvimento, a Xtalpi pode alcançar o ponto de equilíbrio do Ebitda em 2025. “Particularmente no ramo de materiais, que possui um ciclo de monetização mais rápido, seremos capazes de atingir o equilíbrio financeiro mais cedo”, afirma Wen. “Uma vez que superarmos essa etapa, nossas margens de lucro continuarão a aumentar, visto que receberemos royalties dos projetos em que estamos envolvidos, sem precisar nos preocupar com vendas e produção.”
No primeiro semestre de 2024, a Xtalpi obteve quase toda a sua receita de 102,6 milhões de yuans (equivalente a US$ 14 milhões) através da descoberta de medicamentos por meio de inteligência artificial, com a parcela restante vinda de novos serviços na área de materiais. A companhia, que é listada em Hong Kong, reportou um crescimento de 28% nas vendas, em parte devido ao seu primeiro pagamento de marco clínico, de um valor não divulgado, da biotech chinesa Signet Therapeutics. Isso foi após a aprovação da FDA dos EUA para a realização de testes em humanos para um candidato a medicamento desenvolvido pela Xtalpi, direcionado ao tratamento do câncer gástrico difuso.
Entretanto, a empresa registrou um prejuízo líquido que aumentou 46%, totalizando 1,3 bilhão de yuans durante o mesmo período. O aumento foi atribuído à forte perda no valor das ações preferenciais resgatáveis. Ao mesmo tempo, a startup manteve seu foco em pesquisa e desenvolvimento, investindo 210,4 milhões de yuans no primeiro semestre de 2024, o que representa uma redução de 10% comparado ao ano anterior.
Wen se motivou a entrar no campo da descoberta de medicamentos ao auxiliar um primo na China a encontrar opções de tratamento mais acessíveis para o câncer de fígado. Ele percebeu uma grande disparidade entre o nível de desenvolvimento do setor nos EUA e seu país natal, onde a maioria dos pacientes com câncer dependia de medicamentos importados. Assim, Wen decidiu utilizar seu conhecimento em equações matemáticas complexas para investigar comportamentos moleculares e reduzir essa diferença no desenvolvimento de medicamentos.
“A estabilidade de uma molécula e suas interações no corpo humano são determinadas pelos princípios da mecânica quântica”, explica Wen. “Fomos muito idealistas e acreditamos que, ao empregar IA e robótica, poderíamos aumentar a eficiência do desenvolvimento de medicamentos e diminuir seus preços, possibilitando que as farmacêuticas obtivessem lucros ao mesmo tempo em que tornavam os tratamentos mais acessíveis.”
Em 2015, Wen retornou à China e fundou a Xtalpi com colegas pós-doutorandos do MIT, Ma Jian e Lai Lipeng. Desde então, a Xtalpi tem se destacado como uma das poucas empresas de descoberta de medicamentos por inteligência artificial na Ásia, atraindo rapidamente o interesse de investidores.
Conforme o prospecto de IPO da Xtalpi, registrado em 2023, a startup afirmou ser a empresa com o maior financiamento no setor de descoberta de medicamentos, tendo levantado US$ 732 milhões através de investidores como Tencent, firmas de capital de risco chinesas como Hongshan e 5Y Capital, além de Google e SoftBank. A Xtalpi se tornou uma empresa pública em um IPO que movimentou US$ 127 milhões em Hong Kong em junho de 2024.
A Xtalpi se destaca pelo uso de algoritmos de física quântica, que, segundo Wen, podem aprimorar a precisão nas previsões de interações moleculares, essenciais para a eficácia e segurança dos medicamentos. Esses algoritmos realizam cálculos sobre as estruturas moleculares, e os dados gerados são utilizados para machine learning e treinamento dos modelos de IA, que, por sua vez, analisam bilhões de moléculas em busca de potenciais novos medicamentos. As moléculas identificadas são posteriormente testadas em laboratórios robóticos da Xtalpi localizados em Shenzhen, Xangai e Somerville, Massachusetts.
Diferentemente de algumas concorrentes, como a Insilico Medicine e a Recursion Pharmaceuticals, que desenvolvem seus próprios medicamentos desde o início, a Xtalpi oferece algoritmos proprietários voltados para a descoberta de receitas em estágios iniciais, permitindo à empresa acelerar o processo em até 50%. Esses algoritmos ajudam as farmacêuticas a identificar moléculas que possam interagir com alvos farmacológicos específicos, otimizando as moléculas promissoras para que estejam preparadas para testagens clínicas.
“A tecnologia da Xtalpi combina física quântica, IA e robótica, o que a torna única”, comenta Ted Jing, diretor administrativo da 5Y Capital. “O modelo de negócios da empresa possibilita que ela direcione seus recursos para melhorar sua tecnologia, em vez de arriscar em testes clínicos. Embora seus retornos sejam menores que os dos fabricantes de medicamentos, sua infraestrutura técnica de ponta a continuará a atrair clientes.”
Embora isso seja admirável, existem ceticismos sobre as capacidades tecnológicas da Xtalpi. Derek Lowe, um veterano da indústria farmacêutica dos EUA, ressalta que calcular como as moléculas interagem para gerar efeitos terapêuticos é um desafio computacional significativo. “Até agora, nenhum modelo de simulação mecânica quântica foi suficientemente confiável para produzir dados que possam ser utilizados para treinar um modelo de aprendizado de máquina”, afirma Lowe. “Se você alimentasse um modelo com uma grande quantidade de estimativas mecânicas quânticas, minha crença é que obteria resultados irrelevantes.”
Nos últimos quatro décadas, cientistas tentam adotar métodos computacionais para agilizar e aumentar a eficiência do desenvolvimento de medicamentos. O surgimento do popular chatbot de IA, ChatGPT, em 2022, trouxe uma nova esperança para a aplicação de machine learning na área médica. Recentemente, a Manas AI, uma startup americana de descoberta de medicamentos, arrecadou US$ 24,6 milhões em uma rodada inicial de investimento. Esse é o mais recente financiamento significativo na área, que presenciou a Advanced Micro Devices injetar US$ 20 milhões na Absci e a Nvidia investir US$ 50 milhões na Recursion.
Com a identificação de pelo menos 73 medicamentos potenciais desenvolvidos com IA pela Organização Mundial da Saúde, vale notar que alguns falharam em testes clínicos, enquanto outros continuam em fase de pesquisa, mas nenhum conseguiu se comercializar até o momento. Segundo Lowe, mesmo que a tecnologia da Xtalpi seja eficaz, a empresa ainda está acelerando “a parte mais simples e de menor custo de todo o processo de descoberta de medicamentos”. Os testes em humanos representam o maior desafio, com uma taxa de falha de 85%, devido à complexidade biológica, que atualmente “não pode ser auxiliada por técnicas computacionais.”
“Wen está ciente do valor que seu trabalho possui, mas deixa claro que não se trata de uma solução mágica para a descoberta de medicamentos”, comenta Lowe. “Se fosse possível calcular a identificação dessas moléculas, seria incrível… Isso poderia acelerar o processo, reduzindo o tempo que leva para chegar aos testes humanos.”
Wen acredita que o Prêmio Nobel de Química de 2024, concedido a uma equipe que desenvolveu o Alphafold, ressalta o potencial da IA na medicina. AlphaFold, uma ferramenta de IA co-desenvolvida pelos cientistas da Google DeepMind, consegue prever estruturas proteicas em minutos, permitindo entendimentos mais aprofundados sobre como os componentes biológicos interagem, abrindo caminho para novos medicamentos.
Ele também enfatiza que a adoção de IA pelas principais farmacêuticas é um indicativo da validade dessa tecnologia. As dez maiores empresas do setor, em valor de mercado, têm investido em inteligência artificial, seja por meio de desenvolvimento interno ou parcerias com startups. A Eli Lilly, por exemplo, assinou um contrato de até US$ 250 milhões com a Xtalpi em 2023, visando descobrir potenciais medicamentos para uma condição médica não revelada. “As farmacêuticas que lidam com os desafios mais complexos estão adotando IA. Portanto, por que ainda haveria ceticismo?” questiona Wen. “A IA se tornará uma ferramenta indispensável nas indústrias farmacêutica e de materiais. Todos terão que utilizá-la; caso contrário, serão superados.”
Antes de a Xtalpi conseguir contribuir para o próximo medicamento que possa salvar vidas, ela começou a explorar a descoberta de novos materiais. Wen teve essa ideia há cerca de três anos, ao considerar como expandir a aplicação da tecnologia desenvolvida por sua empresa. A física quântica é fundamental para a ciência dos materiais, então, combinando triagem por IA em grandes conjuntos de dados com testes robóticos, a Xtalpi poderia oferecer melhorias em painéis solares, baterias, fertilizantes e outras aplicações, agregando novas propriedades aos materiais existentes.
“Wen destaca que, enquanto os medicamentos são os materiais mais desafiadores de serem desenvolvidos devido à complexidade biológica envolvida, a produção de outros materiais é consideravelmente mais simples. Diferentemente dos medicamentos, os materiais não necessitam de extensos testes clínicos; uma vez alcançado o efeito desejado, eles podem rapidamente gerar retornos financeiros.”
Wen vê grande potencial para auxiliar na comercialização de um material de painel solar mais eficiente chamado perovskita, que cientistas têm tentado produzir em larga escala por duas décadas. Ao combinar perovskita com células solares de silício tradicionais, é possível aumentar a conversão de luz solar em eletricidade para até 43%, superando o limite inferior a 30% atual. Contudo, a fabricação em massa de perovskita se mostra desafiadora devido à sua falta de durabilidade e estabilidade.
Outra área de interesse é a promoção das baterias de veículos elétricos de próxima geração. Muitas montadoras e fabricantes de baterias têm corrido para a produção em larga escala de baterias de estado sólido, mas nenhuma delas obteve sucesso até o momento. Consideradas “o santo graal” das baterias, essas novas tecnologias prometem maior capacidade de armazenamento, recarga mais rápida e segurança para os veículos. Um dos desafios é melhorar o componente do eletrólito sólido, a versão sólida da solução de íon-lítio utilizada nas baterias atuais.
Diversas empresas estão acreditando que a tecnologia da Xtalpi pode viabilizar a comercialização desses materiais inovadores. Em agosto, a GCL Holdings, uma empresa de energia da China sob controle do bilionário Zhu Gongshan, comprometeu-se a pagar mais de US$ 135 milhões à Xtalpi para o aprimoramento de materiais, incluindo perovskita e componentes para baterias de veículos elétricos. A GCL Technology, subsidiária da GCL, é uma das maiores fabricantes de materiais para painéis solares na China.
“Se você me pedisse para começar uma empresa de descoberta focada em física quântica, eu sem dúvida me voltaria para materiais”, afirma Lowe, que possui PhD em química orgânica pela Duke University. “A Xtalpi tem mais chances de sucesso nesse sentido, pois o ciclo de testes é muito mais ágil e econômico. A busca pela descoberta de medicamentos pode ser vista como uma distração em relação à ciência dos materiais.”
Wen mantém a convicção de que a Xtalpi pode se destacar tanto nas áreas de descoberta de medicamentos quanto de materiais. Recentemente, a empresa estabeleceu uma parceria estratégica com a Microsoft China para co-desenvolver modelos de IA voltados à descoberta de medicamentos e materiais. “Como em qualquer revolução industrial, enfrentamos resistência”, diz Wen. “Nossa tecnologia é rara, e somos capazes de criar medicamentos e materiais de alto valor agregado… estamos apenas no início de uma explosão comercial.”
