AI har designat de första funktionella virusen som inte finns i naturen

Forskare vid Stanford University och Arc Institute har använt artificiell intelligens för att designa 16 funktionella virus med genom som aldrig tidigare skådats i naturen, i vad forskare beskriver som en "mycket betydande vändpunkt" för syntetisk biologi. Arbetet, som publicerades på torsdagen i tidskriften Science, markerar första gången generativ AI har använts för att skapa kompletta, livskraftiga virusgenom.bbc+1

Hur det fungerar

Teamet använde AI-modeller kallade Evo 1 och Evo 2, som fungerar på liknande sätt som stora språkmodeller som ChatGPT men förutsäger genetiska sekvenser istället för ord. Modellerna tränades på genetiska data från virus, bakterier, växter och människor, och finjusterades för att designa bakteriofager – virus som angriper bakterier – baserat på ett naturligt förekommande virus kallat Phi X-174 som endast infekterar E. coli.biorxiv+1

Av cirka 300 AI-genererade genomdesigner som syntetiserades i laboratoriet visade sig 16 vara livskraftiga och lyckades infektera och döda E. coli-bakterier. Flera av de AI-designade fagerna uppvisade högre fitness än det naturliga mallviruset och kunde övervinna bakteriell resistens som det ursprungliga viruset inte klarade av.nytimes+2

"Detta är första gången generativ AI har använts för att utforma ett komplett genom som kan replikera sig och utföra andra cellulära funktioner", sade Brian Hie, biträdande professor vid Stanford University, till BBC.bbc

Medicinskt löfte

Genombrottet öppnar en väg mot nya behandlingar för antibiotikaresistenta infektioner. En cocktail av de AI-genererade fagerna övervann snabbt resistens i tre E. coli-stammar under tester, medan det naturliga viruset ensamt misslyckades helt. Fagterapi ses i allt högre grad som en lovande metod för att bekämpa bakteriella infektioner som inte längre svarar på traditionell antibiotika.arcinstitute+2

Patrick Cai, professor i genomik vid Manchester Institute of Biotechnology, kallade studien en "viktig milstolpe" och noterade att genom-språkmodeller "börjar förstå de designprinciper som kodats av evolutionen".bbc+1

Biosäkerhetsoro

I en kommentar till Science-publikationen varnade Thomas Inglesby och kollegor vid Johns Hopkins Center for Health Security för att resultaten väcker "akuta säkerhetsfrågor" och konstaterade att det inte längre handlar om huruvida generativ virusdesign kommer att ske, utan hur det kan fortsätta "utan att möjliggöra allvarlig skada".bbc

Forskarna vidtog försiktighetsåtgärder genom att exkludera virus som kan infektera komplexa organismer från sina träningsdata och arbetade uteslutande med bakteriofager i en säker laboratoriemiljö. De konstruerade fag-genomen består av cirka 5 400 baspar – en bråkdel av de cirka 500 000 basparen i den minsta levande cellens genom – men Hie indikerade att hans team "definitivt är intresserat av att arbeta mot" att designa mer komplexa organismer.bbc