AI stvorio nove viruse, zaraznije od prirodnih: Stručnjak apeluje na jednu stvar

Reč je o stvarnim, a ne simuliranim virusima, funkcionalnim bakteriofazima koji napadaju bakterije. U laboratoriji su, u Petrijevim posudama, pronalazili domaćine, preuzimali njihove sisteme za umnožavanje i na kraju ih uništavali.

Tim je svoj rad, koji tek treba da prođe recenziju, objavio na platformi bioRxiv. Ipak, časopis Nature već ga je predstavio kao korak ka vremenu u kojem će AI pisati čitave genome, a ne samo proteinske fragmente.

• AI zna da li ćete dobiti rak u narednih 20 godina: Zastrašujuće je precizna FOTO

 

Sledeći korak – život generisan AI-jem

Vođa tima, Brajan Hi, računarski biolog sa Stenforda, rekao je za Nature da je ovo "prvi put da sistemi veštačke inteligencije mogu da pišu koherentne sekvence na nivou celog genoma".

"Sledeći korak je život generisan veštačkom inteligencijom", dodao je. Međutim, koautor studije, Samjuel King, naglasio je da će se "pre dizajniranja čitavog živog organizma morati da se dogodi još mnogo eksperimentalnih iskoraka".

Šta su virusi?

Virusi se ne smatraju u potpunosti živim bićima: oni su genomski "roboti" koji nemaju sopstvenu proizvodnju energije ni ćelije, već preuzimaju biohemiju domaćina da bi se umnožavali. Pošto imaju male genome i malo gena u poređenju s bakterijama ili životinjama, lakši su za inženjering – kako za ljude, tako i za AI modele.

Kako su stvoreni novi virusi?

U ovom istraživanju naučnici su krenuli od bakteriofaga phiX174 (ΦX174), prvog DNK genoma koji je ikad sekvenciran. On je mali – oko 5400 parova baza raspoređenih u 11 gena – i temeljno proučen, što ga čini idealnim modelom za testiranje.

Ključni alat bio je AI model po imenu Evo. Za razliku od opštih jezičkih modela, Evo je specijalizovan i istreniran na milionima genoma bakteriofaga, kako bi "naučio" obrasce koji čine viruse funkcionalnim.

Naučnici su od njega tražili da "napiše" nove genome nalik na ΦX174, ali ne identične. Model je generisao 302 dizajna. Svi ti genomi su zatim hemijski sintetisani i ubačeni u standardne laboratorijske sojeve E. coli. Cilj je bio da se vidi da li će novi virusi opstati, replicirati se i ubijati bakterije.

Rezultat: 16 od 302 dizajna je stvarno funkcionisalo. U biotehnologiji je to ogroman skok – 16 potpuno novih, računarom osmišljenih i u laboratoriji "oživljenih" virusnih genoma koji mogu da uništavaju bakterije. Neki od njih su čak bili efikasniji od prirodnog ΦX174.

U analizi za Asimov Press, naučni novinar i urednik, biotehnolog Niko MekKarti napisao je da su novostvoreni virusi "u mnogim slučajevima bili infektivniji od divljeg soja ΦX174, iako su imali velike promene u genomu koje bi čovek teško osmislio racionalnim dizajnom".

Borba protiv superbakterija

Ovo otkriće je posebno važno zbog rasta antimikrobne otpornosti. Sve više bakterija postaje otporno na najjače antibiotike. Bakteriofagi, virusi koji ciljano napadaju bakterije, sve više se razmatraju kao moguća terapija. Ako AI može brzo da dizajnira bakteriofagne genome, mogao bi da ubrza razvoj novih, specifičnih tretmana protiv otpornijih sojeva.

Brzina razvoja

Još jedna velika prednost jeste brzina. Naime, biolozi po pravilu menjaju gene jedan po jedan, ili slagalicu slažu racionalnim pretpostavkama

Jezički model, naprotiv, generiše čitave genome kandidate, a laboratorija zatim eliminiše loše i potvrđuje dobre. Arc Institute tumači da su u studiji zadržali minimalni "set alata" faga – tražili su da barem sedam proteina novog virusa odgovara ključnim proteinima prirodnog ΦX174.

Treća, konceptualna korist, jeste to što je prvi put demonstrirano da AI može da napiše celovite genomske programe koji funkcionišu u stvarnom svetu, a ne samo kratke sekvence proteina ili promotora. To pomera granicu od AI-ja kao pomagača, prema AI-ju kao autoru biološkog koda.

Važnost za ciljane terapije

Virusi koje je dizajnirao AI takođe bi mogli da postanu precizni "mikroalati" za lečenje i to na dva načina.

Mogli bi da deluju kao onkolitički virusi koji direktno uništavaju ćelije tumora i kao vektori koji u tumor dostavljaju terapijski teret, odnosno lek.

Onkolitički pristup oslanja se na činjenicu da mnoge kancerogene ćelije imaju poremećene mehanizme obrane. Pametno dizajniran virus može da ulazi u takve ćelije, množiti se i doslovno ih rasprskava. Pritom može da oslobađa tumorske antigene koji bi podsticali imuni sistem da dovrši posao.

Kao vektori, virusi mogu u tumor da unesu upute koje pojačavaju lokalni imunološki odgovor (npr. citokine), "samoubilačke" gene koji otrov pretvaraju u lek baš u tumoru, ili sisteme za ciljano uređivanje gena. AI bi ovde dao dve ključne prednosti: prvo, brzo bi predlagao varijante genoma s tačno podešenim "tropizmom" — sklonošću da napadaju samo određene želije i, drugo, mogao bi da dizajnira sigurnosne "prekidače" koji gase virus ako zaluta izvan ciljanog tkiva.

Moguće opasnosti

Međutim, kako to često biva s tehnologijama, i ova nova nosi potencijalne opasnosti.

Naime, u zajednici sintetički biologa već se dugo vodi rasprava o takozvanim tehnologijama s dvojnim namenama koje mogu pomoći u stvaranju novih lekova, ali istovremeno mogu da omoguće zloupotrebe.

Ako AI može da "piše" funkcionalne virusne genome, neko bi mogao da pokuša da ga upotrebiti za stvaranje opasnih patogena, odnosno za biološko ratovanje i bioterorizam.

Kreg Venter, pionir sintetičke biologije, koji je vodio kompaniju Celera Genomics koja je  2001. u Scienceu objavila nacrt ljudskog genoma, upozorio je na oprez.

"Jedno područje u kojem pozivam na krajnji oprez je svako istraživanje pojačavanja funkcija virusa, naročito kad je ono nasumično pa ne znate šta ćete dobiti… Kad bi neko ovo radio s velikim boginjama ili antraksom, bio bih ozbiljno zabrinut", rekao je Venter.