Cientistas criam novos vírus usando inteligência artificial
Evo, um modelo de IA treinado com bibliotecas de DNA, conseguiu criar genomas de vírus que não existem na natureza. Essa revolução na biologia também preocupa
Vírus são impressionantemente simples. Eles são formados por um pequeno pedaço de código genético (DNA ou RNA, depende) dentro de uma capa de proteína. Um vírus não é formado por células, e também não tem núcleo, citoplasma, mitocôndrias ou qualquer outra estrutura celular que você lembre das aulas de biologia. Eles são muito, muito simples. Tão simples que a biologia ainda não sabe dizer se eles são seres vivos ou não.
Tão simples que é possível sintetizar vírus em laboratório. Isso não é nenhuma novidade. Faz tempo que cientistas sabem como replicar genomas virais conhecidos, e eles são muito úteis no desenvolvimento de vacinas e medicamentos, pois ajudam a entender como os vírus funcionam.
Mas, um novo estudo, publicado no renomado periódico Science, foi além da clonagem de genes virais. Pesquisadores da Universidade de Stanford e do Arc Institute treinaram uma IA para reconhecer padrões de estrutura de DNA na natureza e usar esses dados para criar vírus completamente novos.
Ao mesmo tempo que esse avanço é empolgante, pois pode acelerar o desenvolvimento de vacinas e remédios, ele também levanta a preocupante possibilidade da tecnologia ser usada para desenvolver doenças.
ChatGPT para genes
Os pesquisadores usaram um modelo de IA chamado Evo. Ele não é um chatbot que você pode acessar e fazer qualquer pergunta, mas tem algumas similaridades com ChatGPT e cia.
Uma frase nada mais é do que uma fila de palavras. Mesmo sem entender o significado de cada uma delas, os grandes modelos de linguagem conseguem te responder porque sabem, estatisticamente, qual palavra tem mais chance de aparecer em seguida. Eles foram treinados com quantidades colossais de textos de livros, jornais, revistas e da internet, então conseguem juntar sequência de palavras prováveis.
Da mesma forma, o DNA pode ser visto como uma fila de moléculas. Chamadas nucleotídeos, uma sequência delas codifica instruções para a construção de proteínas e outras moléculas.
O DNA também tem “regras gramaticais”. Uma sequência de nucleotídeos que não as obedece não é compreensível, igual a uma frase com palavras desordenadas.
Diferente das regras gramaticais, a gente ainda não entende completamente quais regras o DNA precisa obedecer para gerar moléculas úteis. Biólogos descobriram algumas delas, mas muitas permanecem um mistério.
Monte seu vírus
Os pesquisadores do estudo queriam saber se o Evo conseguiria entender essas regras sozinho. Então, em vez de treiná-lo com textos, eles o treinaram com sequências genéticas provenientes de milhões de animais, plantas, microrganismos e vírus. Ao todo, o Evo analisou cerca de nove trilhões de nucleotídeos.
O Evo conseguiu reconhecer padrões comuns e gerar projetos de alguns genes específicos. Com isso, a equipe de cientistas decidiu testar se ele conseguiria gerar um genoma completo. Eles decidiram tentar criar um vírus, já que seu código genético é bem menor – enquanto o genoma humano contém mais de três bilhões de nucleotídeos, muitos vírus possuem genomas com apenas alguns milhares.
Para refinar o Evo ainda, os pesquisadores o treinaram com os 11 genes do vírus Fi X 174, o que corresponde a 5,386 nucleotídeos. Eles também forneceram os genomas de 15 mil parentes desse vírus.
O genoma do Fi X 174 foi o primeiro genoma de DNA sequenciado, lá em 1977. Os biólogos conhecem o FiX muito bem, então ele é um ótimo objeto de estudo. O FiX também é um vírus bacteriófago, que só infecta bactérias E. coli – então, qualquer vírus criado que fosse parecido com ele seria seguro para nós.
Com o Evo treinado nos genomas do FiX, os pesquisadores pediram para que o modelo tentasse replicar o genoma e fazer suas próprias versões do vírus. Segundo os cientistas, o Evo gerou 700 mil resultados. Eles escolheram só aqueles que pareciam ter mais chance de dar certo e acabaram com um filtro de 285 sequências.
Os cientistas replicaram sinteticamente as moléculas que a IA sugeriu e 16 delas vingaram. O Evo produziu 16 vírus completamente novos e viáveis. Parecidos com o Fi X 174, claro, e que compartilham a mesma estrutura biológica também; mas, inéditos.
O que pode dar errado?
“Uma das partes mais gratificantes deste projeto é a criatividade que o Evo permite”, afirma Samuel King, um dos pesquisadores do estudo. “Novas portas na ciência estão agora abertas graças ao que podemos fazer com esses modelos.”
Esse é realmente um avanço importantíssimo para a biologia e para a inteligência artificial. Mais pesquisas são necessárias para entender qual o limite dessa tecnologia e quão complexos podem ser os vírus que ela cria.
Tom Ellis, professor de engenharia de genomas sintéticos no Imperial College London, disse, em entrevista ao The Guardian que o trabalho era impressionante, mas que criar genomas mais complicados seria difícil: “este é, literalmente, o genoma mais simples e fácil de produzir”.
Se o Evo conseguir manter esse sucesso com outros tipos de vírus, ele realmente pode abrir portas para novos remédios, vacinas e ferramentas relevantes na medicina e biotecnologia.
Porém, junto dessa esperança de avanços incríveis, o sucesso inicial do Evo levanta preocupações: será que a IA pode ser usada para criar doenças perigosas?
“Você poderia dizer: ‘Ei, modelo de linguagem genômica, crie para mim um genoma de influenza modificado para ser mais transmissível ou mais letal’”, especulou o Dr. Moritz Hanke, a pesquisador no Centro Johns Hopkins for Health Security, para o New York Times
Já pensando nos potenciais perigos, os pesquisadores não treinaram o Evo com dados de vírus que infectam humanos, outros animais, plantas e fungos – só bactérias. “Nós queríamos ser extremamente cautelosos”, disse Brian Hie, biólogo computacional da Universidade de Stanford e um dos autores do estudo.
O Evo não consegue criar genomas que infectam pessoas. Mas uma IA treinada no código genético de vírus perigosos, talvez um dia consiga.
Em um artigo que acompanha a publicação na revista Science, o Dr. Thomas Inglesby e o Dr. Moritz Hanke, escreveram que, embora a conquista tenha aplicações promissoras nas ciências biológicas, ela “também levanta questões urgentes de biossegurança e bioproteção”.
“Já existe a capacidade de compor genomas virais utilizando IA generativa, mas não existe a governança necessária para conduzir esse processo com segurança”, afirmam.





