Pesquisadores dos Estados Unidos conseguiram usar inteligência artificial para projetar genomas completos de vírus que não existiam na natureza e que, depois de sintetizados em laboratório, foram capazes de infectar e destruir bactérias. O estudo foi publicado nesta quinta-feira (6) na revista científica Science e representa um avanço importante no campo da biologia sintética.
O experimento foi conduzido por cientistas ligados ao Arc Institute e à Universidade Stanford. A equipe utilizou os modelos de inteligência artificial Evo 1 e Evo 2, desenvolvidos para interpretar e gerar sequências genéticas de forma semelhante aos sistemas que produzem textos a partir da linguagem humana.
Enquanto ferramentas como o ChatGPT aprendem a prever quais palavras provavelmente aparecem em uma frase, o Evo foi treinado para reconhecer padrões nas bases A, C, G e T, que compõem o DNA. Com isso, o sistema conseguiu aprender relações entre genes e outras regiões genéticas necessárias para formar um genoma viral funcional.
A IA, porém, não produziu fisicamente os vírus. Ela apresentou propostas de sequências genéticas, que foram selecionadas pelos pesquisadores, fabricadas por empresas especializadas em síntese de DNA e introduzidas em condições controladas de laboratório. A partir desse processo, algumas sequências deram origem a partículas virais capazes de se multiplicar.
Como referência, os cientistas utilizaram o bacteriófago ΦX174, um pequeno vírus que infecta determinadas linhagens da bactéria Escherichia coli. Os bacteriófagos, também chamados de fagos, dependem de bactérias para se reproduzir e não infectam diretamente células humanas ou animais.
Após gerar um grande número de sequências, os pesquisadores escolheram quase 300 genomas para síntese e testes. Desse total, 16 produziram vírus viáveis, capazes de invadir as bactérias, reproduzir-se dentro delas e provocar sua destruição. Os genomas apresentavam estruturas semelhantes às encontradas na natureza, mas também continham combinações genéticas inéditas.
Apesar de o número de resultados funcionais parecer pequeno diante das centenas de tentativas, os pesquisadores consideram o experimento uma prova de conceito. Até então, modelos generativos já haviam sido usados para produzir genes, proteínas e fragmentos de DNA, mas o novo trabalho demonstrou a capacidade de projetar todo o genoma necessário para o funcionamento de um vírus.
O resultado mais relevante surgiu quando os bacteriófagos foram testados contra linhagens de E. coli que haviam desenvolvido resistência ao vírus natural usado como referência. Uma combinação de fagos projetados pela IA conseguiu superar essa resistência e destruir as bactérias, enquanto um conjunto formado apenas por vírus naturais semelhantes não apresentou o mesmo desempenho.
A descoberta pode contribuir para o desenvolvimento da chamada terapia fágica, que utiliza vírus especializados em atacar bactérias. Essa abordagem é estudada como possível alternativa ou complemento aos antibióticos, especialmente diante do aumento das infecções causadas por bactérias resistentes aos medicamentos atuais.
Isso não significa, contudo, que os vírus criados já possam ser utilizados em pacientes. Os testes foram feitos em placas de laboratório e envolveram uma linhagem específica de E. coli. Antes de qualquer aplicação médica, será necessário avaliar a segurança, a eficácia, o comportamento dos fagos no organismo e a capacidade de direcioná-los com precisão para bactérias causadoras de doenças.
O experimento também levanta preocupações de biossegurança. Se modelos de inteligência artificial conseguirem aprender as regras necessárias para gerar genomas virais funcionais, tecnologias semelhantes poderão, no futuro, ser utilizadas de maneira inadequada para projetar agentes que infectem pessoas, animais ou plantas.
Para reduzir esse risco, os pesquisadores excluíram do treinamento sequências de vírus conhecidos por infectar seres humanos. Materiais genéticos ligados a vírus de outros animais, plantas e fungos também foram retirados dos dados utilizados no desenvolvimento do sistema. O estudo foi conduzido com bacteriófagos considerados de baixo risco biológico.
Mesmo com essas precauções, especialistas defendem que o controle sobre modelos genômicos, empresas de síntese de DNA e laboratórios precisa avançar junto com a tecnologia. Entre as medidas discutidas estão a verificação das sequências encomendadas, a restrição de acesso a determinados modelos e a participação de profissionais de biossegurança durante todas as etapas de projetos semelhantes.
O trabalho também não representa a criação de vida artificial. Vírus não possuem metabolismo próprio e só conseguem se reproduzir quando invadem uma célula hospedeira. Por essa razão, muitos cientistas nem sequer os classificam como seres vivos no sentido convencional.
O avanço demonstra, contudo, que a inteligência artificial já consegue projetar conjuntos genéticos completos capazes de funcionar quando materializados em laboratório. A mesma capacidade que pode abrir caminhos para novas terapias e ferramentas biotecnológicas também exigirá regras rigorosas para impedir acidentes ou usos mal-intencionados.
*Da Agência Fonte Exclusiva