Naukowy przełom. Wirus stworzony przez AI potrafi atakować oporne bakterie

Naukowcy ze Stanford University stworzyli od podstaw działającego bakteriofaga, czyli wirusa atakującego bakterie. Wykorzystali do tego sztuczną inteligencję, która pomogła zaprojektować cały genom. Co szczególnie istotne, część nowych fagów potrafiła zakażać bakterie odporne na podobne wirusy występujące naturalnie. Czy wirus stworzony przez AI pomoże ludzkości w walce z opornymi mikroorganizmami?

Wirus stworzony przez AI działa na oporne bakterie

Bakteriofagi od dawna interesują naukowców jako potencjalne narzędzie do walki ze szkodliwymi bakteriami. Tym razem badacze poszli jednak o krok dalej. Zespół ze Stanford University zaprojektował pełen genom bakteriofaga od zera, a następnie sprawdził jego działanie w warunkach laboratoryjnych.

Naukowcy wykorzystali własny system sztucznej inteligencji o nazwie EVO. Model został wytrenowany na 2,7 mln genomów bakterii i fagów. Dzięki temu potrafi analizować zależności występujące w materiałach genetycznych oraz przewidywać skutki niektórych zmian.

AI może również projektować nowe sekwencje DNA, RNA i białek. Badacze wykorzystali te możliwości do stworzenia setek potencjalnych genomów bakteriofagów.

AI zaprojektowała setki genomów. 16 zadziałało

Jako punkt wyjścia naukowcy wykorzystali dobrze poznanego bakteriofaga Fi-X174. Na jego podstawie system EVO zaprojektował setki potencjalnych wariantów.

Następnie badacze sprawdzili je eksperymentalnie. 16 zaprojektowanych fagów okazało się funkcjonalnych. Ich sekwencje genetyczne oraz budowa znacznie różniły się od siebie.

Niektóre z nowych wirusów działały podobnie do swoich naturalnych odpowiedników. Szczególnie interesujące okazały się jednak te warianty, które potrafiły przełamać oporność bakterii.

Nowe fagi poradziły sobie z odpornymi szczepami E. coli

Część zaprojektowanych kombinacji fagów była zdolna do zakażania dwóch szczepów E. coli, które wcześniej wykazywały odporność na fagi podobne do Fi-X174.

To właśnie ten element eksperymentu może mieć w przyszłości największe znaczenie dla medycyny. Naukowcy od lat szukają nowych sposobów zwalczania bakterii, które przestają reagować na dostępne metody leczenia.

Projektowanie genomów przy wsparciu AI może więc otworzyć drogę do tworzenia bardziej skutecznych terapii fagowych. Na razie są to jednak wyniki badań, a nie gotowa metoda leczenia stosowana u pacjentów.

AI może pomóc w projektowaniu całych genomów

Dotychczas projektowanie funkcjonalnego genomu od podstaw stanowiło wyjątkowo trudne zadanie. Wynika to z ogromnej złożoności zależności między genami, sekwencjami regulatorowymi i innymi elementami materiału genetycznego.

Postępy w sekwencjonowaniu i syntezie DNA sprawiają jednak, że odczytywanie oraz zapisywanie całych genomów staje się coraz bardziej wykonalne. Sztuczna inteligencja może dodatkowo przyspieszyć proces poszukiwania odpowiednich kombinacji.

Badanie pokazuje więc nie tylko możliwości wykorzystania AI w biologii. Pokazuje również, że generatywne projektowanie genomów wirusów przestaje być wyłącznie teoretyczną koncepcją.

Naukowcy ostrzegają przed nowymi zagrożeniami

Możliwość projektowania wirusów od podstaw budzi jednak pytania dotyczące bezpieczeństwa biologicznego. Technologia, która pozwala tworzyć pożyteczne bakteriofagi, może w przyszłości znaleźć również zastosowania, których skutki będą znacznie mniej korzystne.

Autorzy badania podkreślają, że zespoły pracujące nad projektowaniem całych genomów powinny współpracować ze specjalistami zajmującymi się bezpieczeństwem biologicznym i ochroną na wszystkich etapach projektu.

Eksperci zwracają uwagę, że istniejące systemy bezpieczeństwa można dostosować do nowych możliwości związanych z generatywną genomiką. Dodatkową ochronę mogą zapewnić również zabezpieczenia wbudowane bezpośrednio w modele sztucznej inteligencji.

Przełom w medycynie czy nowe wyzwanie?

Badanie zespołu ze Stanford University pokazuje, że AI może pomóc naukowcom projektować działające bakteriofagi od podstaw. Co ważne, część z nich poradziła sobie z bakteriami odpornymi na podobne wirusy.

Potencjalne zastosowanie tej technologii jest więc bardzo interesujące. W przyszłości może ona pomóc w opracowywaniu nowych terapii fagowych i poszukiwaniu sposobów walki z trudnymi do zwalczenia bakteriami.

Jednocześnie rozwój takich narzędzi wymaga odpowiednich zabezpieczeń. Im większe możliwości sztucznej inteligencji w projektowaniu materiału genetycznego, tym ważniejsze staje się kontrolowanie sposobu, w jaki te technologie są wykorzystywane.