Sztuczna inteligencja projektuje nowe wirusy. Model Evo 2 skutecznie niszczy bakterie E. coli

Redakcja iMagazine

Dodane: 4 godziny temu

Rosnąca oporność bakterii na antybiotyki to jeden z najpoważniejszych problemów współczesnej medycyny. Gdy tradycyjne leki zawodzą, badacze ze Stanfordu sięgają po rozwiązania generatywne.

Ich najnowszy model AI nie pisze jednak wierszy ani kodu oprogramowania – zamiast tego generuje sekwencje DNA syntetycznych wirusów, które w warunkach laboratoryjnych skutecznie zabijają bakterie E. coli.

Od cyfrowego kodu do biologicznego laboratorium

Naukowcy pod kierownictwem Briana Hie wykorzystali generatywny model sztucznej inteligencji Evo 2 do zaprojektowania niemal 300 nowych wariantów bakteriofagów. Są to specyficzne wirusy, które atakują wyłącznie komórki bakteryjne, pozostając obojętnymi dla organizmu człowieka. Algorytm otrzymał zadanie wygenerowania kompletnego genomu od początku do końca w jednym cyklu obliczeniowym.

Z tysięcy propozycji stworzonych przez system, zespół laboratoryjny wyselekcjonował do syntezy chemicznej najbardziej obiecujące warianty. Fizyczne testy laboratoryjne wykazały, że 16 wygenerowanych przez AI bakteriofagów wykazuje bardzo silne działanie neutralizujące wobec bakterii E. coli. Punktem wyjścia dla modelu był stosunkowo krótki genom naturalnego wirusa ΦX174 (niecałe 6000 par zasad). Po weryfikacji okazało się, że niektóre z wygenerowanych fagów radziły sobie w laboratorium lepiej niż naturalny ΦX174.

Koktajl z wirusów rozwiązuje problem lekooporności

Bakterie potrafią szybko mutować i uodparniać się na pojedyncze metody leczenia. Z tego powodu badacze ze Stanfordu postanowili przetestować działanie połączonych sił wygenerowanych mikrobów. Mieszanka składająca się z 16 różnych, zaprojektowanych przez AI wirusów szybko przełamała oporność bakterii E. coli na naturalnego ΦX174.

„Jeśli bakteria zyska odporność na jednego faga, leczenie przestaje działać. Jeśli jednak w mieszance znajduje się wiele genetycznie różnych wirusów, bakterii znacznie trudniej jest uodpornić się na cały taki koktajl” – tłumaczy Brian Hie ze Stanford Data Science.

W przyszłości to samo podejście ma zostać wykorzystane do walki z gronkowcem złocistym (MRSA) oraz pałeczką ropy błękitnej – patogenami, które stanowią główną przyczynę trudnych do wyleczenia zakażeń szpitalnych.

Otwarte oprogramowanie i dalsze plany badawcze

Twórcy projektu zdecydowali się opublikować Evo 2 jako oprogramowanie open-source, co pozwala badaczom z całego świata na pobranie modelu i samodzielne projektowanie nowych genomów. Taki krok budzi oczywiście dyskusje o bezpieczeństwie i ryzyku wykorzystania technologii do tworzenia zagrożeń biologicznych. Zespół badawczy argumentuje jednak, że tego typu narzędzia AI są nam niezbędne, by móc szybko reagować na naturalnie pojawiające się pandemie.

Obecnie naukowcy pracują nad przystosowaniem modelu Evo 2 do obsługi dłuższych i znacznie bardziej skomplikowanych łańcuchów DNA. W niedalekiej przyszłości technologia ta może posłużyć nie tylko do tworzenia nowych leków, ale również do projektowania mikrobów przemysłowych produkujących czyste paliwa i związki chemiczne.