Za pomocą sztucznej inteligencji biotechnolodzy opracowali pełen genom bakteriofaga zdolnego do zakażania bakterii, które uodporniły się na inne wirusy. Możliwość projektowania całych genomów stwarza jednak nowe zagrożenia - zwracają uwagę eksperci.
Zespół naukowców ze Stanford University (USA) stworzył - zupełnie od zera - działającego bakteriofaga. Bakteriofagi to wirusy atakujące bakterie. Nowy wirus był zdolny do zakażania bakterii, które uodporniły się już na fagi naturalnie występujące w przyrodzie.
Naukowcy tłumaczą, że dzięki postępom w sekwencjonowaniu i syntezie DNA odczytywanie i zapisywanie całych genomów staje się coraz bardziej wykonalne. Dodają jednak, że zaprojektowanie od podstaw funkcjonalnego genomu to nadal niezwykle trudne wyzwanie. Rzecz w tym, że geny, sekwencje regulatorowe i inne elementy oddziałują ze sobą w wyjątkowo złożony sposób.
Naukowcy wykorzystali własny system sztucznej inteligencji o nazwie EVO, wytrenowany na wytrenowany na 2,7 mln genomów bakterii i fagów. Potrafi on przewidywać skutki mutacji oraz projektować nowe sekwencje DNA, RNA i białek, w tym układy CRISPR-Cas i bardzo długie fragmenty genomów.
Z pomocą tego systemu, wykorzystując jako model dobrze poznanego bakteriofaga Fi-X174, badacze zaprojektowali komputerowo setki potencjalnych genomów, a następnie eksperymentalnie zidentyfikowali 16 działających fagów.
Sekwencje genetyczne i budowa wirusów znacznie się od siebie różniły. Jak podają autorzy badania, niektóre z zaprojektowanych fagów działały podobnie do swoich naturalnych krewnych. Co istotne, niektóre kombinacje nowych fagów przełamywały oporność dwóch szczepów E. coli, które były odporne na fagi podobne do Fi-X174.
Naukowcy interesują się fagami od dawna, szukając nowych sposobów niszczenia szkodliwych bakterii.
Wyniki badań pokazują, że projektowanie genomów wspierane przez AI może w przyszłości umożliwić tworzenie trwalszych terapii fagowych.
Jednocześnie badacze zwracają uwagę na nowe zagrożenia, które wiążą się z tego typu technologiami. „Zespoły, które w przyszłości będą pracować nad projektowaniem całych genomów, powinny konsultować się ze specjalistami ds. bezpieczeństwa biologicznego i ochrony na wszystkich etapach projektu” - podkreślają.
Ich zdaniem istniejące ramy bezpieczeństwa można dostosować do genomiki generatywnej. Dodatkową warstwę ochrony mogą zapewniać zabezpieczenia na poziomie modeli AI.
„Pytanie nie brzmi już, czy generatywne projektowanie genomów wirusów powstanie. Brzmi ono, czy społeczeństwo zdoła stworzyć nadzór, który pozwoli wykorzystać korzyści tej technologii, a jednocześnie zapobiegnie jej użyciu do wyrządzenia poważnych szkód” - piszą Thomas Inglesby i Moritz Hanke z Johns Hopkins Center for Health Security, autorzy komentarza do publikacji.
Marek Matacz (PAP)
mat/ zan/
