Rafael NazarPesquisadores usaram inteligência artificial (IA), pela primeira vez, para projetar vírus que não existem na natureza e demonstrar que eles são capazes de se replicar. O estudo foi publicado nesta quinta-feira (6) na revista Science.
O avanço pode contribuir para novas aplicações em medicina e biotecnologia, mas também reacende preocupações sobre o uso da IA na criação de agentes biológicos potencialmente perigosos. Os experimentos foram conduzidos por cientistas do Arc Institute, na Califórnia, nos Estados Unidos.
Em vez de reproduzir vírus já conhecidos, a equipe treinou um modelo de IA para identificar padrões no DNA de milhões de organismos e gerar sequências genéticas inéditas. Depois de sintetizar essas sequências em laboratório, os pesquisadores as inseriram em bactérias. Algumas passaram a produzir vírus nunca observados na natureza.
Ao todo, 16 vírus gerados pela IA mostraram-se viáveis e conseguiram infectar outras bactérias. “Este é um marco importante”, afirmou ao The New York Times Patrick Cai, biólogo sintético da Universidade de Manchester, no Reino Unido, que não participou da pesquisa.
Como o modelo foi treinado
Chamado Evo, o modelo funciona de forma semelhante aos grandes modelos de linguagem, como o ChatGPT. Enquanto sistemas de IA voltados para texto aprendem padrões em bilhões de palavras, o Evo foi treinado para reconhecer padrões em sequências de DNA.
Os pesquisadores alimentaram o sistema com cerca de nove trilhões de nucleotídeos — os blocos que formam o DNA — provenientes de milhões de animais, plantas, microrganismos e vírus. Durante o treinamento, o modelo aprendeu regras estruturais da genética e passou a gerar sequências capazes de produzir proteínas específicas.
Na etapa seguinte, os cientistas testaram se a IA conseguiria projetar um genoma viral completo. Como o modelo ainda era mais adequado para estruturas pequenas, a equipe escolheu o bacteriófago Phi X-174, conhecido pela ciência há quase um século. O vírus infecta apenas bactérias Escherichia coli (E. coli) e não oferece risco aos seres humanos.
Após um novo treinamento, focado no Phi X-174 e em cerca de 15 mil variantes próximas, o Evo produziu aproximadamente 700 mil versões potenciais do genoma. Os cientistas selecionaram 285 sequências consideradas mais promissoras, sintetizaram o DNA correspondente e realizaram testes em laboratório.
Apenas parte das sequências funcionou
A maioria das sequências criadas pela IA não produziu vírus funcionais. Em algumas placas de cultura, porém, os pesquisadores observaram regiões transparentes entre as bactérias, um sinal clássico de que vírus estavam destruindo as células hospedeiras.
Ao final dos experimentos, 16 genomas projetados pelo Evo deram origem a vírus viáveis. Segundo os pesquisadores, alguns chegaram a se multiplicar mais rapidamente que o Phi X-174 natural.
Para Oliver Crook, químico de proteínas da Universidade de Oxford, no Reino Unido, que também não participou do estudo, o resultado mostra que os vírus criados pela IA “não são apenas versões debilitadas de algo que já existe”. Ao mesmo tempo, ele ressaltou que as novas variantes continuam muito semelhantes aos vírus naturais e seguem os mesmos princípios biológicos conhecidos.
Possíveis aplicações na medicina
Os autores avaliam que a tecnologia poderá acelerar o desenvolvimento de ferramentas para a biotecnologia e a medicina. Vírus modificados já são usados em pesquisas e em terapias gênicas, nas quais funcionam como veículos para transportar genes até células humanas.
Caso a abordagem funcione com outras famílias de vírus, os pesquisadores esperam que modelos de IA ajudem a desenvolver vetores mais eficientes para esse tipo de tratamento.
Preocupações com a biossegurança
Apesar do potencial científico, o estudo também reacendeu debates sobre biossegurança. Especialistas alertam que sistemas capazes de projetar genomas poderiam, no futuro, ser utilizados para desenvolver agentes biológicos mais perigosos.
Moritz Hanke, pesquisador do Johns Hopkins Center for Health Security que não participou do trabalho, afirmou que governos e organizações científicas ainda não criaram mecanismos suficientes para acompanhar a velocidade dos avanços da IA na área biológica. “Existe uma enorme desconexão”, disse.
Segundo Hanke, um modelo desse tipo poderia, em teoria, receber instruções para projetar versões mais transmissíveis ou letais de vírus conhecidos. Para reduzir esse risco, os responsáveis pelo estudo afirmam que o Evo não recebeu informações sobre vírus capazes de infectar seres humanos nem sobre vírus semelhantes que atacam animais, plantas ou fungos. Dessa forma, o modelo não consegue gerar genomas de vírus potencialmente perigosos para pessoas.
“Queríamos ser extremamente cuidadosos”, disse Brian Hie, biólogo computacional da Universidade Stanford e um dos autores da pesquisa.
Hanke elogiou a decisão, mas observou que ela foi tomada por iniciativa dos próprios cientistas, sem diretrizes oficiais. Na semana passada, o Instituto Nacional de Saúde dos Estados Unidos (NIH) anunciou uma nova política para restringir pesquisas de alto risco capazes de tornar agentes biológicos mais perigosos.
Segundo a própria agência, pesquisas realizadas apenas em ambiente computacional — como a geração de DNA viral por IA — não são proibidas pela política, desde que não envolvam organismos já classificados como ameaças. Para Hanke, ainda falta consenso sobre como avaliar os riscos de vírus inéditos criados por IA. “Qual é o risco de algo que nunca vimos antes?”, questionou.
