Stanford e Arc Institute criam os primeiros vírus desenhados por IA capazes de infectar bactérias

Em Resumo

Pesquisadores da Universidade de Stanford e do Arc Institute utilizaram um modelo de IA para projetar vírus completamente novos que podem infectar bactérias, carregando centenas de mutações novas e superando as defesas naturais das bactérias.

Pesquisadores da Universidade de Stanford e da organização sem fins lucrativos Arc Institute alcançaram um marco importante na biologia computacional ao criar os primeiros vírus totalmente projetados por IA capazes de infectar e matar bactérias.

A equipe treinou um modelo de IA avançado chamado Evo, que funciona nos mesmos princípios que grandes modelos de linguagem (LLMs) como o ChatGPT, em um conjunto de dados de dois milhões de genomas virais, dotando-o da capacidade de entender a estrutura viral, interações genéticas e restrições funcionais.

Usando este modelo, os cientistas encarregaram o Evo de projetar vírus completamente novos do zero, resultando em 302 designs únicos, dos quais 16 foram confirmados como funcionais em testes de laboratório, demonstrando a capacidade da IA de produzir sistemas biológicos viáveis que nunca tinham existido antes.

Estes vírus gerados por IA apresentavam até 392 mutações que nunca foram observadas na natureza, incluindo combinações de elementos genéticos que os investigadores tinham tentado e falhado em montar anteriormente usando técnicas de engenharia convencionais.

Curiosamente, quando as bactérias evoluíram resistência a vírus naturais, os vírus projetados por IA conseguiram superar essas defesas em poucos dias, enquanto os correspondentes virais tradicionais tornaram-se ineficazes.

Um vírus sintético particularmente notável incorporou com sucesso um componente proteico chave de um vírus distantes relacionado, uma conquista que eludiu os cientistas durante anos, apesar de várias tentativas usando abordagens padrão de engenharia genética.

Vírus Projetados por IA Marcam uma Nova Era na Engenharia Genômica

O desenvolvimento destes vírus desenhados por IA sinaliza o início de uma nova era na pesquisa científica, onde as ferramentas computacionais podem ir além de ler e escrever genomas para os projetar ativamente. Como destacou o Arc Institute, “isto representa um novo capítulo na nossa capacidade de engenheirar a biologia ao seu nível fundamental.”

Os pesquisadores enfatizam que sua IA não foi intencionalmente treinada em vírus que infectam humanos. No entanto, essa tecnologia traz riscos inerentes, pois pode ser potencialmente aplicada por outros - seja por curiosidade, interesse científico ou intenção maliciosa - para explorar patógenos humanos e criar novos níveis de virulência.

Além disso, a capacidade da IA de gerar genomas completos para organismos mais complexos permanece incerta, e atualmente não existe um método direto para testar tais designs. Ao contrário de alguns vírus que podem ser ativados diretamente a partir de uma fita de DNA, organismos maiores, como bactérias, mamíferos ou humanos, requerem modificações genéticas incrementais de células existentes, um processo que continua a ser lento e exigente em termos de trabalho.

Apesar destes desafios, os cientistas argumentam que perseguir esta linha de investigação é importante. Eles envisionam laboratórios automatizados nos quais genomas gerados por IA poderiam ser propostos, testados experimentalmente e refinados através de feedback iterativo, potencialmente acelerando o desenvolvimento e a compreensão de sistemas biológicos complexos.