Pela primeira vez, inteligência artificial cria vírus que não existem na natureza

Pesquisadores do Arc Institute e Universidade Stanford sintetizaram quase 300 genomas de vírus usando inteligência artificial e conseguiram criar 16 vírus viáveis em laboratório. O feito, publicado em 6 de agosto na revista Science, marca a primeira vez que cientistas geram um genoma viral completo via IA. Os vírus artificiais se multiplicaram e destruíram bactérias E. coli com eficácia.

O sistema Evo e seu treinamento

O programa de IA denominado Evo funciona de forma semelhante ao ChatGPT: em vez de prever palavras, aprendeu a antecipar sequências de DNA. Pesquisadores alimentaram o sistema com material genético de milhões de bactérias, plantas, animais e vírus. A partir desse treinamento, a IA assimilou a “gramática” biológica, as regras implícitas que permitem genes funcionarem corretamente em sequência, sem ter recebido instrução explícita a respeito.

Os cientistas direcionaram a IA para desenhar bacteriófagos, vírus que infectam exclusivamente bactérias. Usaram como modelo o ΦX174, um vírus pequeno bem caracterizado, cujo genoma contém cerca de 5.400 letras de DNA. O DNA funciona como um manual de instruções biológicas. O genoma é o conjunto completo delas, incluindo trechos que indicam quando e como cada componente deve atuar. A ordem das letras A, C, G e T diferencia um organismo do outro.

Vírus (Foto de Alex Shuper na Unsplash)

Testes e resultados práticos

O sistema gerou centenas de milhares de propostas diferentes de genomas virais. Pesquisadores selecionaram as mais promissoras e mandaram sintetizar quase 300 delas. Quando expostos a E. coli, 16 vírus desenhados por computador se mostraram viáveis, multiplicando-se e destruindo as bactérias como um vírus natural faria. O resultado mais relevante ocorreu quando a equipe os testou contra bactérias resistentes ao ΦX174 natural. Uma combinação dos vírus gerados por IA conseguiu vencer essa resistência, algo que um coquetel de vírus naturais similares não alcançou. Esse achado sugere potencial para futuros tratamentos contra infecções resistentes a antibióticos.

Precauções e governança necessária

Especialistas apontam riscos com o avanço da tecnologia. Existe preocupação de que uma IA similar possa desenhar patógenos nocivos futuramente. A equipe implementou várias precauções durante o trabalho. O sistema não recebeu dados genéticos de vírus que infectam humanos. Sequências de vírus que atacam outros animais, plantas ou fungos também foram excludentes de propósito. Toda a pesquisa seguiu os níveis de segurança laboratorial recomendados para bacteriófagos.

“Os grupos que forem realizar esse tipo de trabalho de desenho de genomas completos devem consultar profissionais de segurança biológica ao longo de todo o projeto”.

Os autores fizeram essa recomendação no artigo publicado em Science. Cientistas da área de biossegurança destacam que a governança sobre esse tipo de tecnologia ainda não acompanha o ritmo do avanço científico. Governança envolve leis, protocolos e mecanismos para fiscalizar o acesso a ferramentas de IA e síntese de DNA.

Simon Jackson, pesquisador da Universidade de Waikato, descreveu o trabalho como notável. “Este é um trabalho impressionante como prova de conceito”, afirmou Jackson. Na avaliação do pesquisador, etapas importantes ainda faltam: “Projetar bacteriófagos maiores, controlar de forma confiável quais bactérias eles infectam e comprovar segurança e eficácia em pacientes são etapas que ainda estão por vir”.

Os vírus criados estão longe de representar ameaça à saúde humana. Infectam apenas uma linhagem específica de E. coli inofensiva utilizada em laboratório. Não se trata de “vida artificial”. Vírus nem são considerados seres vivos por parte dos cientistas, uma vez que não conseguem se reproduzir de forma independente. Para chegar a organismos realmente vivos, mesmo os mais simples, seria necessário um avanço bem maior em complexidade.