Стэнфордський університет та Інститут Арка створили перші віруси, спроектовані штучним інтелектом, здатні заражати бактерії

Коротко

Дослідники Стенфордського університету та Інституту Арк використали AI-модель для розробки абсолютно нових вірусів, які можуть інфікувати бактерії, містячи сотні нових мутацій та долаючи природні захисні механізми бактерій.

Дослідники Стенфордського університету та неприбуткової організації Arc Institute досягли важливої віхи в обчислювальній біології, створивши перші повністю спроектовані за допомогою штучного інтелекту віруси, здатні інфікувати та вбивати бактерії.

Команда навчила просунуту AI-модель під назвою Evo, яка працює на тих же принципах, що й великі мовні моделі (LLMs), такі як ChatGPT, на наборі даних з двох мільйонів вірусних геномів, наділивши її можливістю розуміти вірусну структуру, взаємодії генів та функціональні обмеження.

Використовуючи цю модель, вчені поставили перед Evo завдання спроектувати абсолютно нові віруси з нуля, в результаті чого було створено 302 унікальних дизайни, з яких 16 були підтверджені як функціональні в лабораторних тестах, що демонструє здатність ШІ виробляти життєздатні біологічні системи, які раніше не існували.

Ці віруси, створені штучним інтелектом, мали до 392 мутацій, які ніколи не спостерігалися в природі, включаючи комбінації генетичних елементів, які дослідники раніше намагалися і не змогли зібрати, використовуючи традиційні інженерні методи.

Цікаво, що коли бактерії еволюціонували опір до природних вірусів, віруси, спроектовані штучним інтелектом, змогли подолати ці захисти всього за кілька днів, тоді як традиційні вірусні аналоги виявилися неефективними.

Один особливо помітний синтетичний вірус успішно інтегрував ключовий білковий компонент з віддалено спорідненого вірусу, що стало досягненням, яке роками уникало вчених, незважаючи на численні спроби використання стандартних підходів генетичного інженерії.

Віруси, спроектовані штучним інтелектом, відкривають нову еру в геномному інженерії

Розробка цих вірусів, спроектованих за допомогою штучного інтелекту, сигналізує про початок нової ери в наукових дослідженнях, де обчислювальні інструменти можуть перейти від читання та запису геномів до активного їх проектування. Як підкреслив Інститут Арка, "це представляє нову главу в нашій здатності інженерити біологію на її основному рівні."

Дослідники підкреслюють, що їхній ШІ навмисно не навчався на вірусах, які інфікують людей. Тим не менш, ця технологія несе в собі вроджені ризики, оскільки її можуть потенційно використовувати інші — чи то з цікавості, наукового інтересу чи зловмисних намірів — для дослідження людських патогенів і створення нових рівнів вірулентності.

Крім того, можливість ШІ генерувати повні геноми для більш складних організмів залишається невизначеною, і наразі немає простого методу для тестування таких дизайнів. На відміну від деяких вірусів, які можна активувати безпосередньо з ДНК-ланцюга, більші організми, такі як бактерії, ссавці або люди, потребують поетапних генетичних модифікацій існуючих клітин, що є повільним і трудомістким процесом.

Незважаючи на ці виклики, вчені стверджують, що важливо продовжувати дослідження в цьому напрямку. Вони уявляють автоматизовані лабораторії, в яких можуть бути запропоновані геноми, створені за допомогою ШІ, експериментально протестовані та вдосконалені через ітеративний зворотний зв'язок, що потенційно прискорить розвиток і розуміння складних біологічних систем.