Pesquisa representa um avanço para a biologia sintética e para o desenvolvimento de terapias personalizadas contra infecções bacterianas
Cientistas da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, conseguiram projetar genomas funcionais e completos de vírus do tipo bacteriófago utilizando modelos de inteligência artificial generativa. O experimento, publicado na revista científica Science, detalha como modelos de linguagem treinados em IA, com sequências genéticas foram capazes de desenhar do zero materiais genéticos viáveis de vírus que infectam bactérias.
A pesquisa representa um avanço para a biologia sintética e para o desenvolvimento de terapias personalizadas contra infecções bacterianas.
Modelagem de linguagem genômica
Ao contrário de modelos de IA focados em texto humano, esses sistemas funcionam como modelos de linguagem genômica, tratando os nucleotídeos — as letras químicas do DNA: A, C, G e T —como palavras e frases. Os pesquisadores realizaram o ajuste fino do modelo utilizando um banco de dados composto exclusivamente por genomas públicos de vírus da família Microviridae.
A partir dessa base de dados, a IA aprendeu as regras estruturais necessárias para projetar novos genomas com tamanhos de 4 a 6 mil pares de bases de DNA.
Filtros de segurança e biossegurança
Para garantir a biossegurança do experimento, treinaram o modelo de IA estritamente com bacteriófagos. Ou seja, vírus incapazes de infectar seres humanos ou outros organismos eucarióticos.
Os pesquisadores de Stanford também aplicaram regras de design computacional conhecidas como filtros de tropismo. Esses parâmetros garantem que os vírus projetados ataquem apenas a bactéria hospedeira escolhida para o teste laboratorial, a Escherichia coli C.
Adicionalmente, excluíram dados de vírus que infectam humanos preventivamente do treinamento do modelo para evitar o risco de criação de patógenos nocivos.
Resultados e viabilidade biológica
Assim, enviaram as sequências geradas pela IA para empresas de síntese comercial de DNA. Em laboratório, os fragmentos sintéticos de DNA foram montados e introduzidos nas bactérias receptoras para verificar se elas produziriam partículas virais ativas capazes de se multiplicar.
Os ensaios de plaqueamento e as análises das curvas de crescimento bacteriano confirmaram que os genomas desenhados por IA eram biologicamente viáveis. Além doisso, os vírus gerados por IA corresponderem com precisão aos modelos previstos.
Perspectivas para a medicina e pesquisa
Os resultados, portanto, demonstram que modelos de linguagem genômica podem acelerar o design de agentes biológicos sob medida. Desse modo, oferece alternativas para a terapia fágica no combate a bactérias resistentes a antibióticos.
Conforme os especialistas, a maturidade da biologia gerativa exigirá atualizações constantes em protocolos de biossegurança, triagem de síntese de DNA e governança de dados científicos.
Fonte: cnn
