Pesquisadores dos Estados Unidos usaram IA para criar genomas completos de vírus capazes de funcionar e se replicar em laboratório; descoberta abre novas possibilidades para a medicina, mas levanta questões de biossegurança
Por Redação
Pesquisadores dos Estados Unidos utilizaram inteligência artificial (IA) para projetar vírus completamente novos, capazes de funcionar e se replicar em laboratório. O feito é considerado inédito porque, pela primeira vez, genomas virais inteiros foram projetados com sucesso por meio de inteligência artificial.
Os 16 vírus desenvolvidos pelos cientistas foram concebidos para infectar bactérias e, segundo os pesquisadores, não representam ameaça aos seres humanos. A descoberta, no entanto, provocou tanto entusiasmo na comunidade científica quanto preocupações relacionadas à segurança.
Especialistas classificam o avanço como um possível ponto de virada na biologia, com potencial para abrir caminho para novas terapias e medicamentos. Ao mesmo tempo, alertam que a mesma tecnologia pode, no futuro, ser utilizada de maneira inadequada para criar organismos com características prejudiciais.
IA começa a projetar biologia
As ferramentas de inteligência artificial vêm avançando rapidamente na área da biologia. Sistemas desse tipo já foram utilizados, por exemplo, para auxiliar na descoberta de novos antibióticos. O trabalho desenvolvido agora, porém, representa um nível maior de complexidade: a criação de um genoma viral completo a partir do zero.
“Este é um próximo passo na complexidade que a IA generativa pode projetar. Esta é a primeira vez que a IA generativa foi usada para projetar um genoma completo, algo que pode se replicar e ter outras funções dentro das células. Isso foi um território novo para nós”, afirmou Brian Hie, professor da Universidade Stanford.
A tecnologia utilizada pelos pesquisadores funciona de maneira semelhante aos grandes modelos de linguagem, como o ChatGPT. Em vez de prever a próxima palavra de uma frase, porém, os sistemas procuram identificar e gerar sequências biológicas.
Os modelos utilizados no estudo, chamados Evo1 e Evo2, foram treinados com informações genéticas de vírus, bactérias, plantas e seres humanos. Posteriormente, os pesquisadores ajustaram os modelos para gerar projetos de bacteriófagos — vírus especializados em infectar determinadas espécies de bactérias.
16 vírus funcionaram em laboratório
A equipe de Stanford selecionou 302 projetos considerados mais promissores entre as sequências produzidas pela inteligência artificial e os levou para testes laboratoriais.
Desses projetos, 16 deram origem a vírus funcionais, capazes de infectar e eliminar a bactéria Escherichia coli, conhecida como E. coli.
Os resultados foram recebidos com entusiasmo pelos pesquisadores. Samuel King, estudante de doutorado que participou do trabalho, contou que os primeiros sinais de que os fagos estavam funcionando apareceram nas primeiras horas da manhã.
Os vírus foram colocados em placas de Petri contendo bactérias. Os cientistas então acompanharam o material em busca de evidências de que os organismos projetados artificialmente estavam cumprindo sua função.
A equipe começou a identificar áreas mais claras nas placas, um sinal de que as bactérias estavam sendo eliminadas. Quando os resultados foram apresentados aos demais pesquisadores, houve uma reação de entusiasmo no laboratório.
Potencial contra bactérias resistentes
Uma das principais aplicações futuras dessa tecnologia está no desenvolvimento de novos bacteriófagos para combater infecções bacterianas, especialmente aquelas causadas por microrganismos resistentes aos antibióticos tradicionais.
Os bacteriófagos atacam bactérias específicas e, por isso, podem representar uma alternativa ou complemento aos tratamentos convencionais em determinados casos.
Para Brian Hie, a capacidade de utilizar inteligência artificial para projetar sistemas biológicos pode contribuir para o desenvolvimento de novos medicamentos e terapias e, potencialmente, melhorar de forma significativa a saúde humana.
O avanço, porém, vai além dos bacteriófagos. Ele representa uma demonstração da capacidade da IA de participar da criação de estruturas biológicas que não necessariamente existem na natureza — uma área relacionada à chamada biologia sintética.
Avanço também traz alerta de biossegurança
O potencial da tecnologia vem acompanhado de preocupações sobre seu uso indevido.
Em um comentário publicado juntamente com o estudo na revista Science, Thomas Inglesby e Moritz Hanke, do Centro de Segurança da Saúde da Universidade Johns Hopkins, afirmaram que os resultados levantam questões urgentes de biossegurança e bioproteção.
Segundo os especialistas, a discussão deixou de ser apenas sobre a possibilidade de sistemas de IA projetarem genomas virais. O desafio agora é garantir que essa capacidade seja desenvolvida e utilizada sem provocar riscos graves.
Para eles, vírus com potencial para causar doenças não deveriam ser desenvolvidos.
Os próprios pesquisadores responsáveis pelo estudo adotaram medidas para reduzir os riscos. Entre elas estão a exclusão, do banco de dados utilizado no treinamento, de vírus capazes de infectar organismos complexos e a escolha de bacteriófagos, em vez de vírus que infectam seres humanos, para os experimentos.
Além disso, os trabalhos foram realizados em condições controladas de laboratório, com medidas de segurança destinadas a limitar possíveis riscos.
Dos computadores para a biologia
Apesar do avanço, os pesquisadores ressaltam que existe uma diferença enorme entre projetar um vírus e criar um organismo vivo completo.
Os vírus não são considerados organismos vivos de forma convencional e possuem estruturas genéticas relativamente pequenas. O genoma do fago utilizado no estudo tem cerca de 5,4 mil pares de bases, enquanto o menor genoma conhecido de uma célula viva possui aproximadamente 500 mil pares de bases.
Já o genoma humano contém cerca de 3 bilhões de pares de bases.
Brian Hie avalia que seria extremamente difícil projetar organismos vivos simples dessa maneira, mas não considera a possibilidade impossível. Segundo ele, os cientistas já demonstram interesse em avançar nessa direção.
“Começando a projetar a biologia em um computador”
O professor Marc Güell, do laboratório de biologia sintética da Universidade Pompeu Fabra, na Espanha, classificou o estudo como um “ponto de virada muito significativo”.
Para ele, o trabalho demonstra que a ciência está começando a utilizar computadores não apenas para analisar a biologia existente, mas também para projetar novas soluções biológicas.
Entre as possibilidades futuras estão o desenvolvimento de bacteriófagos contra doenças, enzimas destinadas ao tratamento de determinados distúrbios genéticos e anticorpos que poderiam ser empregados em tratamentos de imunoterapia.
Patrick Cai, professor de genômica sintética do Instituto de Biotecnologia de Manchester, também classificou o estudo como um marco.
Segundo ele, a importância da pesquisa vai muito além dos bacteriófagos. O trabalho indica que os chamados modelos de linguagem genômica começam a identificar princípios presentes na evolução e podem abrir caminho para uma nova geração de genomas projetados com auxílio da inteligência artificial.
Uma nova fronteira científica
O estudo representa, portanto, um avanço importante em uma área que ainda está em seus estágios iniciais. A capacidade de uma inteligência artificial projetar um genoma viral funcional demonstra que os modelos computacionais estão começando a ultrapassar a função de simplesmente analisar informações biológicas.
A perspectiva é que, com o avanço da tecnologia, sistemas de IA possam auxiliar cientistas na criação de novas ferramentas para combater doenças, desenvolver medicamentos e solucionar problemas que hoje representam grandes desafios para a medicina.
Ao mesmo tempo, o avanço reforça a necessidade de regras, controles e protocolos de biossegurança capazes de acompanhar a velocidade da inovação.
O desafio para a ciência, daqui para frente, será encontrar o equilíbrio entre explorar o enorme potencial da inteligência artificial na biologia e garantir que essas ferramentas sejam utilizadas de forma segura e responsável.
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Da Redação do Agenda Capital com informações da BBC News
