Pela primeira vez, cientistas conseguiram fazer com que uma inteligência artificial desenhasse o genoma completo de um vírus, em vez de apenas um gene isolado. O feito representa um marco na biologia sintética e demonstra que sistemas de IA podem projetar o conjunto completo de instruções genéticas necessárias para que um organismo funcione, se reproduza e infecte um hospedeiro.
O estudo foi publicado nessa quinta-feira (6) na revista científica Science e conduzido por pesquisadores do Arc Institute e da Universidade Stanford, nos Estados Unidos.
Os pesquisadores utilizaram um sistema de inteligência artificial chamado Evo, que funciona de maneira semelhante ao ChatGPT e a outros modelos de linguagem. Em vez de prever a próxima palavra de uma frase, o Evo foi treinado para prever a sequência das “letras” do DNA, representadas pelas bases A, C, G e T, que compõem o código genético.
Para isso, o modelo recebeu material genético de milhões de bactérias, plantas, animais e vírus durante seu treinamento.
Após essa etapa, a IA foi direcionada a criar genomas de bacteriófagos, vírus que infectam exclusivamente bactérias e são considerados inofensivos para seres humanos.
Como referência, os cientistas utilizaram o ΦX174, um vírus pequeno e amplamente estudado. Seu genoma possui cerca de 5.400 letras, número muito inferior às aproximadamente 500 mil letras presentes no genoma da bactéria mais simples e extremamente distante das cerca de 3 bilhões de letras que compõem o DNA humano.
O DNA pode ser comparado a um grande manual de instruções. As mesmas “letras” estão presentes em diferentes organismos, mas a ordem em que aparecem é o que determina suas características.
Já o genoma corresponde ao conjunto completo dessas instruções, incluindo os trechos responsáveis por orientar quando e como cada parte deve ser utilizada.
A inteligência artificial gerou centenas de milhares de propostas de genomas. Os pesquisadores selecionaram as mais promissoras, solicitaram a síntese de quase 300 delas em laboratório e realizaram testes utilizando bactérias E. coli.
Como resultado, 16 dos vírus criados por computador se mostraram viáveis. Eles conseguiram se multiplicar e destruir as bactérias da mesma forma que um vírus natural.
Segundo os pesquisadores, o resultado indica que a IA foi capaz de aprender a “gramática da vida”, compreendendo as regras que permitem o funcionamento correto dos genes apenas pela observação de milhões de exemplos, sem receber instruções explícitas sobre essas relações.
Um dos resultados considerados mais relevantes ocorreu quando os cientistas expuseram os vírus artificiais a bactérias que haviam desenvolvido resistência ao vírus natural ΦX174.
Nesse experimento, uma combinação de vírus gerados pela inteligência artificial conseguiu superar essa resistência, algo que um coquetel de vírus naturais semelhantes não foi capaz de fazer.
O resultado sugere que, no futuro, a tecnologia poderá contribuir para o desenvolvimento de tratamentos contra infecções bacterianas resistentes aos antibióticos, um problema crescente na medicina.
Os autores do estudo ressaltaram, no entanto, que “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”.
Ao mesmo tempo em que celebram o avanço, os pesquisadores e especialistas destacam possíveis riscos associados à tecnologia.
A principal preocupação é que, caso uma inteligência artificial seja capaz de reconstruir as regras necessárias para montar um vírus funcional a partir do zero, ferramentas semelhantes possam futuramente ser utilizadas para projetar patógenos mais perigosos, capazes de infectar seres humanos, animais ou plantas.
Como medida de precaução, o sistema não recebeu, durante o treinamento, informações genéticas de vírus que infectam humanos. Também foram excluídas, de forma intencional, sequências de vírus que atacam outros animais, plantas ou fungos.
Todo o estudo foi conduzido dentro do nível de segurança laboratorial recomendado para bacteriófagos, considerados vírus de baixo risco.
Mesmo assim, especialistas em biossegurança alertam que a governança relacionada a esse tipo de tecnologia — incluindo leis, protocolos e mecanismos de fiscalização sobre o uso da inteligência artificial e da síntese de DNA — ainda não evoluiu na mesma velocidade que os avanços científicos.
Para Simon Jackson, pesquisador da Universidade de Waikato que não participou do estudo, o trabalho representa uma importante prova de conceito.
Segundo ele, projetar bacteriófagos maiores, controlar de forma confiável quais bactérias eles podem infectar e comprovar segurança e eficácia em pacientes ainda são desafios que precisarão ser superados.
Os pesquisadores ressaltam que os vírus produzidos durante o experimento estão longe de representar qualquer ameaça às pessoas.
Eles são capazes de infectar apenas uma linhagem específica e inofensiva de E. coli utilizada em laboratório.
Além disso, o estudo não representa a criação de vida artificial. Boa parte da comunidade científica sequer considera os vírus como seres vivos, já que eles não conseguem se reproduzir de forma independente, dependendo sempre das células de um hospedeiro.
Os próprios pesquisadores reconhecem que a criação de organismos realmente vivos, mesmo os mais simples, exigiria um nível de complexidade muito superior ao alcançado neste experimento.
Com informações do G1 Ciência
