Representação do Evo-Φ36, um dos bacteriófagos criados com inteligência artificial e testados em laboratório pelos pesquisadores.
Arc Institute/Samuel H. King et al.
Pela primeira vez, cientistas conseguiram fazer com que uma inteligência artificial desenhasse o genoma completo de um vírus — não apenas um gene isolado, mas o conjunto inteiro de instruções genéticas necessárias para que o organismo funcione, se reproduza e infecte um hospedeiro.
O estudo, publicado nesta quinta-feira (6) na prestigiada revista científica “Science”, foi conduzido por pesquisadores do Arc Institute e da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, e é considerado um marco na chamada biologia sintética.
A equipe usou um sistema de IA chamado Evo, que funciona de um jeito parecido com o ChatGPT e outros modelos de linguagem: em vez de aprender a prever a próxima palavra de uma frase, o Evo aprendeu a prever a sequência de “letras” do DNA — as bases A, C, G e T que formam o nosso código genético.
🧬 Para isso, ele foi alimentado com o material genético de milhões de bactérias, plantas, animais e vírus.
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Depois de treinado, o sistema foi direcionado a criar genomas de bacteriófagos, um tipo de vírus que infecta exclusivamente bactérias e é inofensivo para humanos.
Como modelo, os cientistas usaram o ΦX174, um vírus pequeno e extremamente bem estudado, cujo genoma tem cerca de 5.400 letras, bem menos que as cerca de 500 mil letras do genoma da bactéria mais simples, e um universo de distância das 3 bilhões de letras do DNA humano.
🔎 ENTENDA: O DNA funciona como um grande manual de instruções: o que muda de um organismo para outro não são as “letras” disponíveis, mas a ordem em que elas aparecem. O genoma é o conjunto completo dessas instruções, incluindo os trechos que orientam quando e como cada parte deve ser usada.
A IA gerou centenas de milhares de propostas de genomas. Os pesquisadores selecionaram as mais promissoras, encomendaram a síntese de quase 300 delas em laboratório e as testaram contra bactérias E. coli.
O resultado: 16 desses vírus criados por computador se mostraram viáveis, ou seja, conseguiram se multiplicar e destruir as bactérias, assim como um vírus natural faria.
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É como se a IA tivesse aprendido a “gramática” da vida — as regras que fazem um gene funcionar corretamente ao lado do outro — sem nunca ter sido ensinada explicitamente sobre elas, apenas observando milhões de exemplos prontos.
O mais chamativo dos resultados, porém, foi outro: quando os cientistas expuseram os vírus artificiais a bactérias que haviam desenvolvido resistência ao vírus natural ΦX174, uma combinação dos vírus gerados pela IA conseguiu vencer essa resistência — algo que um coquetel de vírus naturais parecidos não foi capaz de fazer.
Isso sugere que, no futuro, a tecnologia pode ajudar a criar tratamentos contra infecções bacterianas que não respondem mais a antibióticos, um problema crescente na medicina.
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“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”, disseram os autores no estudo.
Essa ressalva não é à toa. Ao mesmo tempo em que comemoram o avanço, os próprios pesquisadores e outros especialistas apontam riscos.
Se uma IA consegue reconstruir as regras que permitem montar um vírus funcional a partir do zero, existe a preocupação de que, no futuro, uma tecnologia semelhante possa ser usada para desenhar patógenos mais perigosos, capazes de infectar pessoas, animais ou plantas.
Por isso, a equipe adotou uma série de precauções. O sistema não recebeu, durante o treinamento, nenhuma informação genética de vírus que infectam humanos, e sequências de vírus que atacam outros animais, plantas ou fungos também foram excluídas de propósito.
⚠️ Todo o trabalho foi feito no nível de segurança laboratorial recomendado para bacteriófagos, considerados de baixo risco.
Imagem compara a estrutura interna do Evo-Φ36, criado com inteligência artificial, com a de um vírus encontrado na natureza. Em roxo, aparece uma das proteínas usadas para guardar o DNA.
Samuel H. King et al.
Ainda assim, cientistas ligados à área de biossegurança afirmam que a governança sobre esse tipo de tecnologia — leis, protocolos e formas de fiscalizar o acesso a ferramentas de IA e à síntese de DNA — ainda não avançou no mesmo ritmo que a ciência.
“Este é um trabalho impressionante como prova de conceito”, afirmou Simon Jackson, pesquisador da Universidade de Waikato que não participou do estudo, ao Science Media Centre.
“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”, acrescentou.
Vale lembrar que os vírus criados nesse experimento estão bem longe de representar uma ameaça à saúde humana: eles só conseguem infectar uma linhagem específica e inofensiva de E. coli usada em laboratório.
Também não se trata de “vida artificial”, vírus nem sequer são considerados seres vivos por boa parte dos cientistas, já que não conseguem se reproduzir sozinhos, apenas dentro de células de um hospedeiro.
Para se chegar a organismos realmente vivos, mesmo os mais simples, os pesquisadores reconhecem que ainda seria necessário um salto muito maior de complexidade.
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Arc Institute/Samuel H. King et al.
Pela primeira vez, cientistas conseguiram fazer com que uma inteligência artificial desenhasse o genoma completo de um vírus — não apenas um gene isolado, mas o conjunto inteiro de instruções genéticas necessárias para que o organismo funcione, se reproduza e infecte um hospedeiro.
O estudo, publicado nesta quinta-feira (6) na prestigiada revista científica “Science”, foi conduzido por pesquisadores do Arc Institute e da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, e é considerado um marco na chamada biologia sintética.
A equipe usou um sistema de IA chamado Evo, que funciona de um jeito parecido com o ChatGPT e outros modelos de linguagem: em vez de aprender a prever a próxima palavra de uma frase, o Evo aprendeu a prever a sequência de “letras” do DNA — as bases A, C, G e T que formam o nosso código genético.
🧬 Para isso, ele foi alimentado com o material genético de milhões de bactérias, plantas, animais e vírus.
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Depois de treinado, o sistema foi direcionado a criar genomas de bacteriófagos, um tipo de vírus que infecta exclusivamente bactérias e é inofensivo para humanos.
Como modelo, os cientistas usaram o ΦX174, um vírus pequeno e extremamente bem estudado, cujo genoma tem cerca de 5.400 letras, bem menos que as cerca de 500 mil letras do genoma da bactéria mais simples, e um universo de distância das 3 bilhões de letras do DNA humano.
🔎 ENTENDA: O DNA funciona como um grande manual de instruções: o que muda de um organismo para outro não são as “letras” disponíveis, mas a ordem em que elas aparecem. O genoma é o conjunto completo dessas instruções, incluindo os trechos que orientam quando e como cada parte deve ser usada.
A IA gerou centenas de milhares de propostas de genomas. Os pesquisadores selecionaram as mais promissoras, encomendaram a síntese de quase 300 delas em laboratório e as testaram contra bactérias E. coli.
O resultado: 16 desses vírus criados por computador se mostraram viáveis, ou seja, conseguiram se multiplicar e destruir as bactérias, assim como um vírus natural faria.
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Isso sugere que, no futuro, a tecnologia pode ajudar a criar tratamentos contra infecções bacterianas que não respondem mais a antibióticos, um problema crescente na medicina.
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Essa ressalva não é à toa. Ao mesmo tempo em que comemoram o avanço, os próprios pesquisadores e outros especialistas apontam riscos.
Se uma IA consegue reconstruir as regras que permitem montar um vírus funcional a partir do zero, existe a preocupação de que, no futuro, uma tecnologia semelhante possa ser usada para desenhar patógenos mais perigosos, capazes de infectar pessoas, animais ou plantas.
Por isso, a equipe adotou uma série de precauções. O sistema não recebeu, durante o treinamento, nenhuma informação genética de vírus que infectam humanos, e sequências de vírus que atacam outros animais, plantas ou fungos também foram excluídas de propósito.
⚠️ Todo o trabalho foi feito no nível de segurança laboratorial recomendado para bacteriófagos, considerados de baixo risco.
Imagem compara a estrutura interna do Evo-Φ36, criado com inteligência artificial, com a de um vírus encontrado na natureza. Em roxo, aparece uma das proteínas usadas para guardar o DNA.
Samuel H. King et al.
Ainda assim, cientistas ligados à área de biossegurança afirmam que a governança sobre esse tipo de tecnologia — leis, protocolos e formas de fiscalizar o acesso a ferramentas de IA e à síntese de DNA — ainda não avançou no mesmo ritmo que a ciência.
“Este é um trabalho impressionante como prova de conceito”, afirmou Simon Jackson, pesquisador da Universidade de Waikato que não participou do estudo, ao Science Media Centre.
“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”, acrescentou.
Vale lembrar que os vírus criados nesse experimento estão bem longe de representar uma ameaça à saúde humana: eles só conseguem infectar uma linhagem específica e inofensiva de E. coli usada em laboratório.
Também não se trata de “vida artificial”, vírus nem sequer são considerados seres vivos por boa parte dos cientistas, já que não conseguem se reproduzir sozinhos, apenas dentro de células de um hospedeiro.
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