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ChatGPT do DNA: IA generativa chega ao mundo da edição de genética

Da mesma forma que o chatbot da OpenAI gera poesia, um novo sistema de algoritmos elabora projetos que usam a técnica CRISPR

Por Cade Metz (The New York Times )

As tecnologias de inteligência artificial (IA) generativas podem escrever poesias e programas de computador ou criar imagens de ursinhos de pelúcia e vídeos de personagens de desenhos animados que parecem saídos de um filme de Hollywood.

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Agora, uma nova tecnologia de IA está gerando projetos para mecanismos biológicos microscópicos que podem editar seu DNA, apontando para um futuro em que os cientistas poderão combater doenças e enfermidades com precisão e velocidade ainda maiores do que as atuais.

Descrita em um artigo de pesquisa publicado na segunda-feira, 22, por uma startup da Califórnia, EUA, chamada Profluent, a tecnologia é baseada nos mesmos métodos que impulsionam o ChatGPT, o chatbot online que lançou o boom da IA após seu lançamento em 2022. Espera-se que a empresa apresente o artigo no próximo mês na reunião anual da Sociedade Americana de Terapia Celular e Genética.

Ali Madani, executivo-chefe da Profluent, na parte superior central, com sua equipe de cientistas que trabalharam na pesquisa da inteligência artificial CRISPR. Da mesma forma que o ChatGPT gera poesia, um novo sistema de IA cria projetos para mecanismos microscópicos que podem editar seu DNA Foto: Rachel Bujalski/The New York Times

Assim como o ChatGPT aprende a gerar linguagem analisando artigos da Wikipedia, livros e registros de bate-papo, a tecnologia da Profluent cria novos editores de genes após analisar enormes quantidades de dados biológicos, incluindo mecanismos microscópicos que os cientistas já usam para editar o DNA humano.

Esses editores de genes são baseados em métodos ganhadores do Prêmio Nobel que envolvem mecanismos biológicos chamados CRISPR. A tecnologia baseada no CRISPR já está mudando a forma como os cientistas estudam e combatem doenças e enfermidades, fornecendo uma maneira de alterar os genes que causam condições hereditárias, como anemia falciforme e cegueira.

Anteriormente, os métodos CRISPR usavam mecanismos encontrados na natureza - material biológico coletado de bactérias que permite que esses organismos microscópicos combatam os germes.

“Eles nunca existiram na Terra”, disse James Fraser, professor e presidente do departamento de bioengenharia e ciências terapêuticas da Universidade da Califórnia, em São Francisco, que leu o artigo de pesquisa da Profluent. “O sistema aprendeu com a natureza a criá-los, mas eles são novos.”

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A esperança é que a tecnologia acabe por produzir editores de genes mais ágeis e mais poderosos do que aqueles que foram aperfeiçoados ao longo de bilhões de anos de evolução.

Na segunda-feira, a Profluent também disse que havia usado um desses editores de genes gerados por IA para editar o DNA humano e que estava “abrindo o código-fonte” desse editor, chamado OpenCRISPR-1. Isso significa que a empresa está permitindo que indivíduos, laboratórios acadêmicos e empresas façam experiências com a tecnologia gratuitamente.

Os pesquisadores de IA geralmente abrem o código-fonte do software que impulsiona seus sistemas de IA, pois isso permite que outros desenvolvam seu trabalho e acelerem o desenvolvimento de novas tecnologias. Mas é menos comum que laboratórios biológicos e empresas farmacêuticas abram o código-fonte de invenções como o OpenCRISPR-1.

Embora a Profluent esteja abrindo o código-fonte dos editores de genes gerados por sua tecnologia de IA, ela não está abrindo o código-fonte da tecnologia de IA em si.

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O projeto faz parte de um esforço mais amplo para criar tecnologias de IA que possam melhorar o atendimento médico. Cientistas da Universidade de Washington, por exemplo, estão usando os métodos por trás de chatbots como o ChatGPT da OpenAI e geradores de imagens como o Midjourney para criar proteínas totalmente novas - as moléculas microscópicas que impulsionam toda a vida humana - enquanto trabalham para acelerar o desenvolvimento de novas vacinas e medicamentos.

As tecnologias de IA generativas são impulsionadas pelo que os cientistas chamam de rede neural, um sistema matemático que aprende habilidades analisando grandes quantidades de dados. O criador de imagens Midjourney, por exemplo, é sustentado por uma rede neural que analisou milhões de imagens digitais e as legendas que descrevem cada uma dessas imagens. O sistema aprendeu a reconhecer os vínculos entre as imagens e as palavras. Assim, quando você solicita uma imagem de um rinoceronte pulando da ponte Golden Gate, ele sabe o que fazer.

A tecnologia da Profluent é impulsionada por um modelo de IA semelhante que aprende com sequências de aminoácidos e ácidos nucleicos - os compostos químicos que definem os mecanismos biológicos microscópicos que os cientistas usam para editar genes. Essencialmente, ele analisa o comportamento dos editores de genes CRISPR extraídos da natureza e aprende a gerar editores de genes totalmente novos.

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Ali Madani, executivo-chefe da Profluent, no laboratório da empresa em Berkeley, Califórnia.  Foto: Rachel Bujalski/The New York Times

“Esses modelos de IA aprendem com sequências - sejam elas sequências de caracteres, palavras, códigos de computador ou aminoácidos”, disse o executivo-chefe da Profluent, Ali Madani, um pesquisador que trabalhou anteriormente no laboratório de IA da gigante de software Salesforce.

A Profluent ainda não submeteu esses editores de genes sintéticos a testes clínicos, portanto não está claro se eles podem igualar ou superar o desempenho do CRISPR. Mas essa prova de conceito mostra que os modelos de IA podem produzir algo capaz de editar o genoma humano.

Ainda assim, é improvável que afete a assistência médica no curto prazo. Fyodor Urnov, pioneiro da edição de genes e diretor científico do Innovative Genomics Institute da Universidade da Califórnia, em Berkeley, disse que os cientistas não têm escassez de editores de genes naturais que poderiam ser usados para combater doenças e enfermidades. O gargalo, segundo ele, é o custo de fazer com que esses editores passem por estudos pré-clínicos, como segurança, fabricação e revisões regulatórias, antes de poderem ser usados em pacientes.

Mas os sistemas de IA generativos geralmente têm um enorme potencial porque tendem a melhorar rapidamente à medida que aprendem com quantidades cada vez maiores de dados. Se uma tecnologia como a da Profluent continuar a se aprimorar, ela poderá permitir que os cientistas editem os genes de forma muito mais precisa. A esperança, disse Urnov, é que isso possa, a longo prazo, levar a um mundo em que os medicamentos e tratamentos sejam rapidamente adaptados a cada pessoa, ainda mais rápido do que podemos fazer hoje.

“Sonho com um mundo em que tenhamos CRISPR sob demanda dentro de semanas”, disse ele.

Os cientistas há muito tempo advertem contra o uso da CRISPR para o aprimoramento humano, pois é uma tecnologia relativamente nova que pode ter efeitos colaterais indesejados, como o desencadeamento de câncer - alertam contra usos antiéticos, como a modificação genética de embriões humanos.

Essa também é uma preocupação com os editores de genes sintéticos. Mas os cientistas já têm acesso a tudo o que precisam para editar embriões.

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“Um mau ator, alguém que não é ético, não está preocupado com o fato de usar ou não um editor criado por IA”, disse Fraser. “Eles vão simplesmente seguir em frente e usar o que está disponível.”

Este conteúdo foi traduzido com o auxílio de ferramentas de Inteligência Artificial e revisado por nossa equipe editorial. Saiba mais em nossa Política de IA.

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