Uma inteligência artificial permitiu criar vírus capazes de infectar bactérias e se multiplicar. Entre quase 300 genomas fabricados e testados, 16 deram origem a vírus funcionais. Vários deles se mostraram até mais eficazes que seu modelo natural em alguns experimentos com bactérias Escherichia coli.
Esses vírus são bacteriófagos, frequentemente chamados simplesmente de fagos. Eles não atacam células humanas: seu alvo é uma bactéria específica. Quando um fago infecta seu alvo, ele utiliza a maquinaria da bactéria para fabricar novas partículas virais. A bactéria geralmente acaba destruída, o que explica o interesse médico nesses vírus contra certas infecções bacterianas.
Representação de um fago fixado em uma bactéria.
© Adrien Bernheim
Para essa experiência, Samuel King e seus colegas utilizaram o Evo 1 e o Evo 2, modelos de inteligência artificial treinados com sequências genéticas. Seu funcionamento lembra o dos modelos que preveem a sequência de um texto. Aqui, no entanto, os elementos manipulados são as letras do DNA. O objetivo era produzir genomas inteiros com uma organização compatível com a de um vírus funcional.
O ponto de partida foi o ΦX174, um pequeno fago natural bem conhecido que infecta E. coli. Os modelos geraram numerosas variantes de seu genoma. Em seguida, os cientistas selecionaram candidatos para fabricá-los e verificar experimentalmente se realmente poderiam formar vírus capazes de infectar bactérias.
Dezesseis candidatos passaram por essa etapa.
Seu interesse não vem apenas do fato de funcionarem. Vários possuem sequências genéticas nitidamente diferentes das do fago natural usado como referência. A observação de um deles ao microscópio eletrônico também revelou o uso de uma proteína de empacotamento do DNA muito diferente daquela encontrada no ΦX174. A IA, portanto, não simplesmente reproduziu o vírus inicial.
Em seguida, os cientistas confrontaram alguns fagos gerados com seu modelo natural. Vários se multiplicaram com mais eficiência nos experimentos de competição ou destruíram as bactérias mais rapidamente. Uma mistura de fagos concebidos por IA também conseguiu atacar três cepas de E. coli que haviam se tornado resistentes ao ΦX174. Essa resistência é um problema comum: uma bactéria pode evoluir e deixar de ser vulnerável ao vírus que antes a infectava.
O interesse previsto diz respeito especialmente à fagoterapia, que consiste em utilizar fagos para combater bactérias patogênicas. Essa abordagem é estudada como possível complemento aos antibióticos, especialmente quando as bactérias se tornam resistentes aos medicamentos.
A próxima questão será saber se esse método pode ser ampliado para outras famílias de fagos e para alvos bacterianos clinicamente relevantes. Os autores apresentam seu trabalho sobretudo como uma demonstração: um modelo generativo pode agora propor um genoma viral inteiro e, depois da validação em laboratório, produzir entre suas criações vírus realmente funcionais.