Inteligência artificial aponta onde um novo coronavírus pode surgir

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Centenas de mamíferos hospedam ao menos um coronavírus e alguns deles várias dezenas. Nos últimos anos, os genomas de dezenas de variantes do patógeno foram sequenciados. Agora, um sistema de aprendizado de máquina (machine learning, em inglês) conectou os pontos entre os dois conjuntos de dados para estimar onde a próxima ameaça pode surgir. Esse sistema de inteligência artificial detectou as espécies com maior risco e descobriu outras que os humanos não tinham notado.

“Um novo coronavírus pode surgir quando duas cepas diferentes infectam um animal, o que faz com que o material genético viral se recombine”, diz Maya Wardeh, pesquisadora do Instituto de Infecções e Saúde Global da Universidade de Liverpool (Reino Unido) e principal autora do projeto desse sistema de inteligência artificial. A recombinação genética é um processo biológico no qual parte do material genético de um organismo (da mesma ou de outra espécie) se junta ao de outro. Nos vírus, é um de seus mecanismos básicos de evolução. Embora não esteja confirmado, o SARS-CoV-2 pode ser o resultado de um evento desse tipo entre dois coronavírus anteriores, um ao menos típico de uma espécie de morcego. Sem essa recombinação, é improvável que o vírus de um animal salte para os humanos, o que se conhece como zoonose.

O que Wardeh e seus colegas fizeram foi reunir os mamíferos que são conhecidamente hospedeiros de ao menos um coronavírus. Contabilizaram 876 espécies. Alimentaram o aprendizado de máquina com a ecologia e os habitats desses animais e as relações filogenéticas (de parentesco) entre um hospedeiro e outras espécies próximas. Por outro lado, incluíram 411 coronavírus (entre eles dezenas de cepas), cuja informação genética é conhecida. A isso acrescentaram a estrutura física de cada genoma e a frequência das combinações de bases (as letras do DNA ou do RNA). “Por último, também usamos a rede de conexões entre coronavírus conhecidos e seus hospedeiros conhecidos, e isso nos permitiu encontrar o último lado do quebra-cabeça: as conexões complexas que já existem entre coronavírus e mamíferos”, detalha Wardeh em um e-mail.

Os resultados, publicados na Nature Communications, sugerem que há pelo menos 11 vezes mais associações entre espécies de mamíferos e cepas de coronavírus das que tinham sido observadas até agora. Além disso, estimam que haja 40 vezes mais espécies de mamíferos que podem se infectar com um conjunto diversificado de cepas de coronavírus do que se conhecia anteriormente. Em média, cada coronavírus dos sequenciados (espécies ou cepas diferentes) poderia se infiltrar em 12,5 espécies de mamíferos se as condições fossem atendidas.

O trabalho é um exercício teórico, mas previu praticamente todas as conexões já conhecidas entre um ou vários coronavírus e seus hospedeiros, o que reforça a descoberta de outros vínculos até agora desconhecidos. Por exemplo, essa inteligência artificial concedeu à civeta das palmeiras seis coronavírus, algo que já se sabia. Mas também observou que poderia abrigar até 32 desses patógenos. E quanto mais coronavírus juntos, maior o risco de recombinação genética. Na verdade, este animal carnívoro do sul e do sudeste asiático foi provavelmente o animal intermediário desde que a SARS de 2003 saltou para os humanos.

Como os humanos, esse sistema de inteligência artificial encontra uma acumulação de conexões nos morcegos. É entre os quirópteros que a possibilidade de recombinação genética é das mais elevadas, seguidos de longe por roedores e carnívoros. O morcego-de-ferradura-grande (que ilustra este artigo) é um conhecido reservatório da primeira SARS e, segundo as máquinas, seria suscetível a 68 outros coronavírus, entre eles o que provoca a atual pandemia, em comparação com apenas seis que se conheciam em relação a esse animal.

“Como os coronavírus frequentemente experimentam recombinação quando coinfectam um hospedeiro e o SARS-CoV-2 é altamente infeccioso para os humanos, a ameaça mais imediata para a saúde pública é a recombinação de outros coronavírus com o SARS-CoV-2”, afirma em um comunicado o doutor Marcus Blagrove, coautor do estudo e também pesquisador da Universidade de Liverpool.

Wardeh esclarece que seu trabalho não chegou à última etapa para que um vírus animal degenere em uma zoonose: o salto aos humanos. “Embora nossos modelos incluíssem dados de humanos, fomos muito cuidadosos em não interpretá-los devido ao viés da pesquisa: estudamos humanos e animais domesticados muito mais do que outras espécies de animais, isto significa que nossos modelos podem superestimar o potencial de recombinação dos coronavírus nestes mamíferos”, detalha.

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