Sztuczna inteligencja projektuje wirusy zdolne do zabijania bakterii. Czy to przełom, czy zagrożenie?

Kalifornijski zespół badawczy dokonał przełomu w dziedzinie biologii syntetycznej, wykorzystując sztuczną inteligencję do zaprojektowania funkcjonalnych wirusów zdolnych do niszczenia bakterii. Projekt, określany jako „pierwszy przykład generatywnego projektowania kompletnych genomów”, rodzi pytania o przyszłość tworzenia sztucznych form życia.

Badacze ze Stanford University i Arc Institute opracowali system AI, który zaproponował nowe kody genetyczne dla wirusów. Następnie wydrukowali chemicznie 302 projekty jako nici DNA i wystawili je na działanie bakterii E. coli. W zaskakującym wyniku, szesnaście z nich skutecznie replikowało się i zniszczyło swoje bakteryjne cele. Brian Hie, kierujący laboratorium Arc Institute, wyraził zdumienie skutecznością AI.

Kluczowym elementem projektu jest AI o nazwie Evo, działająca jak model językowy, ale wyszkolona na danych biologicznych zamiast tekstowych. Zamiast analizować książki i artykuły, Evo uczyła się na około dwóch milionach genomów bakteriofagów. W tym badaniu, zadaniem Evo było zaproponowanie wariantów phiX174, prostego bakteriofaga zawierającego zaledwie 11 genów i około 5000 liter DNA.

Jef Boeke, biolog z NYU Langone Health, nazwał projekt „imponującym pierwszym krokiem” w kierunku życia zaprojektowanego przez AI, mimo że wirusy same w sobie nie są technicznie żywe. Podkreślił, że wydajność AI była „zaskakująco dobra”, a jej projekty „nieoczekiwane”, ze zmianami w kolejności i układzie genów, których ludzcy naukowcy nie brali pod uwagę.

Jednak nie wszyscy są przekonani. J. Craig Venter, pionier w dziedzinie syntetycznego DNA, uważa, że metoda ta jest „po prostu szybszą wersją eksperymentów metodą prób i błędów”. Jego laboratorium stworzyło kiedyś syntetyczne komórki za pomocą podobnego procesu, ale z znacznie wolniejszym, ręcznym przeszukiwaniem literatury naukowej.

Technologia ma ogromny potencjał. Lekarze od dawna eksperymentują z terapią fagową jako metodą leczenia infekcji bakteryjnych opornych na wiele leków. Wirusy są również kluczowym narzędziem w terapii genowej, gdzie dostarczają nowe geny do ludzkich komórek. Wirusy zaprojektowane przez AI mogłyby uczynić oba te podejścia bardziej skutecznymi.

Jednak ryzyko jest równie oczywiste. Zespół celowo unikał trenowania Evo na ludzkich patogenach. Mimo to, Venter wyraził „poważne obawy” o to, co mogłoby się stać, gdyby to samo podejście zastosowano do niebezpiecznych wirusów, takich jak ospa prawdziwa lub wąglik. „Obszar, w którym wzywam do zachowania szczególnej ostrożności, to wszelkie badania nad wzmacnianiem wirusów, zwłaszcza gdy jest to losowe, więc nie wiesz, co otrzymasz”, powiedział.

Przeniesienie metody na żywe komórki jest również znacznie bardziej skomplikowane. Bakteria taka jak E. coli ma około 1000 razy więcej DNA niż phiX174. „Złożoność wzrośnie od oszałamiającej do znacznie, znacznie większej niż liczba cząstek subatomowych we wszechświecie”, ostrzegł Boeke.

Mimo to, Jason Kelly, dyrektor generalny Ginkgo Bioworks, uważa, że dążenie do komórek zaprojektowanych przez AI powinno być priorytetem państwowym. Wyobraża sobie zautomatyzowane laboratoria, które mogłyby stale testować projekty genomów generowane przez AI, przekazując wyniki z powrotem do modelu. „To byłby kamień milowy w skali kraju, ponieważ komórki są budulcem wszelkiego życia”, powiedział. „Stany Zjednoczone powinny dopilnować, abyśmy zrobili to jako pierwsi.”