Μια ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε τεχνητή νοημοσύνη για να δημιουργήσει πλήρη, συνεκτικά ιογενή γονιδιώματα και στη συνέχεια συνέθεσε βακτηριοφάγους ικανούς να εξουδετερώσουν ανθεκτικά στελέχη βακτηρίων.
«Είναι η πρώτη φορά που συστήματα τεχνητής νοημοσύνης μπορούν να παράγουν ολοκληρωμένες αλληλουχίες γονιδιωμάτων. Το επόμενο βήμα είναι η ζωή που δημιουργείται από AI», δηλώνει ο Μπράιαν Χιε, υπολογιστικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ και μέλος της ερευνητικής ομάδας. Η μελέτη τους αναρτήθηκε στο bioRxiv και παρουσιάστηκε από την ιστοσελίδα της επιθεώρησης Nature.
Η ομάδα υπογραμμίζει ότι η εργασία της δείχνει τις δυνατότητες της τεχνητής νοημοσύνης στον σχεδιασμό βιοτεχνολογικών εργαλείων και θεραπειών. «Ελπίζουμε ότι μια τέτοια στρατηγική μπορεί να συμπληρώσει τη φαγοθεραπεία και στο μέλλον να ενισχύσει στοχευμένες θεραπείες για επικίνδυνα παθογόνα», προσθέτει ο Χιε.
Από τον υπολογιστή στο γονιδίωμα
Η τεχνητή νοημοσύνη έχει ήδη χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία DNA μεμονωμένων πρωτεϊνών και πολύπλοκων μοριακών συστημάτων, αλλά ο σχεδιασμός ολόκληρων γονιδιωμάτων είναι πολύ πιο απαιτητικός. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τα μοντέλα AI Evo 1 και Evo 2, τα οποία αναλύουν και παράγουν αλληλουχίες DNA, RNA και πρωτεϊνών. Ως πρότυπο χρησιμοποίησαν τον ιό ΦΧ174, έναν απλό ιό με μονόκλωνο DNA 5.386 νουκλεοτιδίων και 11 γονίδια.
Τα μοντέλα είχαν εκπαιδευτεί σε περισσότερα από δύο εκατομμύρια γονιδιώματα φάγων, ενώ ενισχύθηκαν περαιτέρω μέσω εποπτευόμενης μάθησης ώστε να δημιουργούν ιούς τύπου ΦΧ174, σχεδιασμένους να μολύνουν και να καταστρέφουν ανθεκτικά στελέχη E. coli.
Τα πειράματα
Από χιλιάδες αλληλουχίες που παρήχθησαν, οι ερευνητές κατέληξαν σε 302 βιώσιμους βακτηριοφάγους. Αν και οι περισσότεροι εμφάνιζαν πάνω από 40% γενετική ομοιότητα με τον ΦΧ174, ορισμένοι είχαν εντελώς διαφορετικές κωδικοποιητικές αλληλουχίες. Τα AI-σχεδιασμένα γονιδιώματα συντέθηκαν εργαστηριακά, εισήχθησαν σε βακτήρια-ξενιστές και δοκιμάστηκαν.
Από τους 302 φάγους, 16 μπόρεσαν να μολύνουν επιτυχώς στελέχη E. coli. Επιπλέον, συνδυασμοί από αυτούς τους φάγους εξόντωσαν τρία διαφορετικά στελέχη του βακτηρίου—κάτι που ο φυσικός ΦΧ174 δεν κατάφερνε.
«Το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό και μας ενθουσίασε, καθώς δείχνει ότι αυτή η μέθοδος μπορεί να αποδειχθεί εξαιρετικά χρήσιμη για νέες θεραπείες», σχολιάζει ο Σάμιουελ Κινγκ από το Στάνφορντ.
