Umělá inteligence poprvé navrhla kompletní funkční genom schopný replikace, jde o fungující nové viry

Umělá inteligence dokáže navrhnout kompletní genetickou informaci nových virů, které následně mohou fungovat v živých buňkách. Ukázal to tým vědců ze Stanfordovy univerzity a Arc Institute. Výsledek představuje významný posun v oblasti syntetické biologie, zároveň však otevírá otázky týkající se biologické bezpečnosti.

Vědci využili modely umělé inteligence Evo 1 a Evo 2, které fungují podobně jako jazykové modely typu ChatGPT, avšak místo lidského jazyka pracují s genetickými sekvencemi. Modely se učí rozpoznávat pravidelnosti v DNA a následně dokážou vytvářet nové genetické sekvence.

Výzkumníci se zaměřili na bakteriofágy – viry napadající bakterie. Umělá inteligence vytvořila stovky návrhů jejich genomů. Přibližně 300 z nich bylo následně laboratorně syntetizováno a testováno. Celkem 16 navržených genomů vedlo ke vzniku funkčních virů, které dokázaly infikovat a ničit bakterie Escherichia coli.

Význam výsledku spočívá především v tom, že AI tentokrát nenavrhla pouze jednotlivé geny nebo části genetické informace. Dokázala navrhnout celý funkční virový genom, který po laboratorním vytvoření vykazoval biologickou aktivitu. Jde tak o další krok od AI využívané k analýze biologických dat k AI, která dokáže biologické systémy přímo navrhovat.

Naděje pro eradikaci rezistentních bakterií

Praktický význam může být značný zejména v boji proti antibiotické rezistenci. Bakteriofágy přirozeně napadají bakterie a mohou být využity jako alternativa nebo doplněk antibiotické léčby. Výhodou je jejich vysoká specificita – na rozdíl od antibiotik mohou cílit na konkrétní bakteriální druh nebo kmen a méně narušovat přirozenou mikrobiotu.

Možnost navrhovat nové fágy pomocí AI by v budoucnu mohla urychlit vývoj léčby infekcí způsobených bakteriemi odolnými vůči dostupným antibiotikům. Stanford proto současně rozvíjí program zaměřený na využití bakteriofágů při léčbě multirezistentních infekcí.

Významná technologická hranice

Výzkum však současně upozorňuje na problém takzvaného dvojího využití. Stejné technologie, které mohou pomoci vytvářet nové léčebné prostředky, by teoreticky mohly být v budoucnu zneužity k návrhu nebezpečných biologických agens.

Autoři proto při vývoji modelů přijali bezpečnostní opatření a z tréninkových dat vyloučili genomy virů známých schopností infikovat člověka. Současní AI-generovaní bakteriofágové jsou navíc biologicky výrazně jednodušší než viry způsobující onemocnění u člověka. Přesto odborníci upozorňují, že rychlý rozvoj generativní AI v biologii vyžaduje odpovídající pravidla biologické bezpečnosti a kontroly.

Výzkum tak představuje důležitý milník: umělá inteligence už není pouze nástrojem pro čtení a interpretaci genetické informace, ale začíná být schopna navrhovat nové biologické systémy. Zda převáží jejich potenciál pro medicínu a biotechnologie, nebo bezpečnostní rizika, bude záviset především na tom, jak budou tyto technologie dále regulovány a používány.

Zdroj: https://www.science.org/doi/10.1126/science.aec2657?utm_source=chatgpt.com