Pesquisadores do Arc Institute e da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, conseguiram utilizar inteligência artificial para projetar genomas completos de vírus que posteriormente foram produzidos e testados em laboratório. Ao todo, 16 dos quase 300 genomas selecionados pelos cientistas se mostraram viáveis, dando origem a bacteriófagos capazes de infectar bactérias.
O estudo foi publicado nesta quinta-feira (6) na revista científica Science e representa um avanço na utilização de modelos de inteligência artificial para a engenharia genética. Apesar do impacto do experimento, os vírus desenvolvidos não infectam seres humanos: trata-se de bacteriófagos, organismos especializados em atacar bactérias.
Os pesquisadores utilizaram os modelos Evo1 e Evo2, desenvolvidos para trabalhar com sequências genéticas de maneira semelhante à forma como modelos de linguagem, como os usados em sistemas de inteligência artificial, processam textos. A ferramenta foi treinada com informações genéticas de cerca de 2 milhões de bacteriófagos.
A partir desse enorme conjunto de dados, o sistema aprendeu padrões e restrições presentes nos genomas naturais e foi utilizado para criar milhares de combinações genéticas dentro de uma estrutura capaz de ser hospedada pela bactéria Escherichia coli, conhecida como E. coli.
IA criou milhares de combinações genéticas
Os cientistas selecionaram aproximadamente 300 dos genomas produzidos pela inteligência artificial para serem construídos e testados em laboratório. O processo apresentou baixa eficiência: somente 16 dos candidatos conseguiram produzir bacteriófagos funcionais.
Mesmo assim, os resultados chamaram a atenção dos pesquisadores. Em determinados testes, uma combinação dos novos vírus conseguiu superar a resistência de duas cepas diferentes de E. coli. Uma mistura comparável de bacteriófagos obtidos diretamente da natureza não apresentou o mesmo desempenho.
Os bacteriófagos são vírus que infectam bactérias e, por isso, vêm sendo estudados como uma alternativa para combater determinados microrganismos resistentes a medicamentos. A possibilidade de utilizar inteligência artificial para projetar rapidamente novos genomas poderia, em tese, permitir que essas terapias sejam ajustadas de acordo com diferentes bactérias.
Um dos novos vírus também apresentou uma característica considerada evolutivamente distante dos padrões encontrados nos dados naturais. Para os pesquisadores, isso indica que a inteligência artificial conseguiu propor uma alteração que poderia levar milhões de anos para aparecer por meio da evolução natural.
Experimento traz alerta sobre segurança
Apesar do potencial para aplicações médicas e biotecnológicas, o avanço também levantou preocupações entre especialistas. Os próprios pesquisadores afirmaram que a capacidade de criar genomas virais por meio de inteligência artificial traz questões importantes relacionadas à biossegurança, contenção e segurança biológica.
Para reduzir os riscos durante o experimento, as sequências de vírus capazes de infectar seres humanos, animais ou plantas foram deliberadamente excluídas dos dados utilizados no treinamento dos modelos. O trabalho ficou concentrado nos bacteriófagos.
Em um artigo publicado juntamente com o estudo, especialistas do Center for Health Security da Universidade Johns Hopkins destacaram que a capacidade de compor genomas virais com inteligência artificial já existe, enquanto as estruturas de governança necessárias para garantir que essa tecnologia seja utilizada de maneira segura ainda não estão suficientemente desenvolvidas.
Os pesquisadores Tom Inglesby e Moritz Hanke também alertaram que a abordagem não deve ser aplicada a agentes capazes de infectar humanos, animais ou plantas. Segundo eles, genomas desenvolvidos dessa maneira poderiam, em determinadas circunstâncias, produzir novos patógenos para os quais as medidas de contenção existentes não seriam suficientes.
O professor Tom Ellis, do Imperial College London, classificou o resultado como impressionante, mas ressaltou que bacteriófagos possuem genomas relativamente pequenos e simples. Para ele, produzir organismos geneticamente mais complexos seria uma tarefa consideravelmente mais difícil.
