„Ovo je prvi put da AI sustavi mogu pisati koherentne sekvence na razini cijelog genoma“, kaže Brian Hie, računalni biolog sa Sveučilišta Stanford. Dodaje da je pred znanstvenicima još mnogo eksperimentalnih izazova prije nego što AI bude sposoban dizajnirati cijeli živi organizam.

Studija, koju su Hie i suradnici objavili na bioRxiv-u, još nije prošla recenziju, ali pokazuje potencijal AI-a u razvoju novih terapija za bakterijske infekcije. „Nadamo se da bi ova strategija mogla nadopuniti postojeće metode fagoterapije i jednog dana pomoći u borbi protiv patogenih bakterija“, kaže Hie.

Kako AI dizajnira genome

Iako su AI modeli već korišteni za generiranje DNA sekvenci, proteina i kompleksnih bioloških struktura, dizajniranje cijelog genoma predstavlja znatno veći izazov zbog složenih interakcija između gena i procesa njihove regulacije. AI sada omogućuje znanstvenicima manipulaciju cijelim genomima, otvarajući vrata novim biološkim funkcijama.

Za dizajn virusnih genoma korišteni su AI modeli Evo 1 i Evo 2, trenirani na više od dva milijuna fag-genoma. Kao predložak odabrali su virus ΦX174, jednostavan DNA virus s 11 gena i 5.386 nukleotida, sposoban za infekciju i replikaciju unutar domaćina. Modeli su dodatno trenirani da generiraju genome s ciljanom funkcijom infekcije E. coli, uključujući sojeve otporne na antibiotike.

Od tisuća generiranih sekvenci, istraživači su izdvojili 302 potencijalna bakteriofaga. Nakon sinteze DNA i testiranja u laboratoriju, 16 njih pokazalo je sposobnost infekcije E. coli, uključujući tri soja koje izvorni ΦX174 nije mogao zahvatiti.

„Rezultati su nas iznenadili i oduševili jer pokazuju da metoda ima stvarni terapijski potencijal“, kažu znanstvenici.

Etika i sigurnost

Iako se otvaraju nove mogućnosti, postavljaju se i etička pitanja o korištenju AI-a za dizajn virusa. Dilema dvostruke upotrebe prisutna u cijeloj biologiji, ne samo u AI-u. Napredak se uvijek može koristiti za dobro ili loše.

Autori studije naglašavaju da su poduzeli mjere biosigurnosti – modeli nisu trenirani na virusima koji utječu na ljude, a korišteni sustavi su nepatogeni i sigurni za laboratorijska istraživanja.

Ova inovacija otvara vrata razvoju AI-dizajniranih virusa koji bi mogli pomoći u liječenju bolesti i borbi protiv rastuće otpornosti bakterija na antibiotike.