Tekoäly suunnitteli ensimmäiset luonnosta puuttuvat toimivat virukset

Stanfordin yliopiston ja Arc Instituten tutkijat ovat käyttäneet tekoälyä 16 toimivan viruksen suunnitteluun, joiden genomit ovat täysin uusia. Tutkijat kuvailevat saavutusta "erittäin merkittäväksi käännekohdaksi" synteettisessä biologiassa. Torstaina Science-lehdessä julkaistu tutkimus on ensimmäinen kerta, kun generatiivista tekoälyä on käytetty täydellisten ja elinkelpoisten virusgenomien luomiseen.bbc+1

Miten se toimii

Tutkijaryhmä käytti Evo 1- ja Evo 2 -tekoälymalleja, jotka toimivat samalla periaatteella kuin ChatGPT:n kaltaiset suuret kielimallit, mutta ennustavat sanojen sijaan geneettisiä sekvenssejä. Virusten, bakteerien, kasvien ja ihmisten geneettisellä datalla koulutetut mallit hienosäädettiin suunnittelemaan bakteriofaageja (bakteereja tuhoavia viruksia). Mallina käytettiin luonnossa esiintyvää Phi X-174-virusta, joka infektoi vain E. coli -bakteeria.biorxiv+1

Laboratoriossa syntetisoiduista noin 300 tekoälyn suunnittelemasta genomista 16 osoittautui elinkelpoisiksi ja ne kykenivät infektoimaan ja tappamaan E. coli -bakteereja. Useat tekoälyn suunnittelemat faagit osoittautuivat tehokkaammiksi kuin luonnollinen virus ja pystyivät murtamaan bakteerien vastustuskyvyn, johon alkuperäinen faagi ei pystynyt.nytimes+2

"Tämä on ensimmäinen kerta, kun generatiivista tekoälyä on käytetty sellaisen täydellisen genomin suunnitteluun, joka kykenee replikoitumaan ja suorittamaan muita solutoimintoja", Stanfordin yliopiston apulaisprofessori Brian Hie kertoi BBC:lle.bbc

Lääketieteellinen potentiaali

Läpimurto avaa tien uusille hoidoille antibiooteille vastustuskykyisiä infektioita vastaan. Testeissä tekoälyllä luotujen faagien cocktail voitti nopeasti kolmen E. coli -kannan resistenssin, kun taas luonnollinen virus epäonnistui täysin. Faagiterapiaa pidetään yhä lupaavampana lähestymistapana sellaisten bakteeri-infektioiden torjumiseksi, jotka eivät enää reagoi perinteisiin antibiootteihin.arcinstitute+2

Manchesterin biotekniikan instituutin genomiikan professori Patrick Cai kutsui tutkimusta "tärkeäksi virstanpylvääksi" ja totesi, että genomikielimallit "alkavat ymmärtää evoluution koodaamia suunnitteluperiaatteita".bbc+1

Bioturvallisuushuolet

Science-lehden julkaisun yhteydessä julkaistussa kommentissa Johns Hopkinsin terveysturvallisuuskeskuksen Thomas Inglesby kollegoineen varoitti, että tulokset herättävät "kiireellisiä turvallisuuskysymyksiä". Heidän mukaansa kyse ei ole enää siitä, tuleeko generatiivinen virussuunnittelu mahdolliseksi, vaan siitä, miten se voi edetä "aiheuttamatta vakavaa haittaa".bbc

Tutkijat noudattivat varotoimia sulkemalla koulutusdatasta pois virukset, jotka kykenevät infektoimaan monimutkaisia organismeja, ja työskentelemällä yksinomaan bakteerifaagien parissa suojatussa laboratorioympäristössä. Suunniteltujen faagien genomit koostuvat noin 5 400 emäsparista, mikä on vain murto-osa pienimmän elävän solun noin 500 000 emäsparin genomista, mutta Hie totesi tiiminsä olevan "ehdottomasti kiinnostunut työskentelemään" monimutkaisempien organismien suunnittelun parissa.bbc