Генерация новых геномов
Исследователи из Стэнфорда использовали модель генеративного ИИ под названием Evo 2 для синтеза почти 300 новых бактериофагов. В качестве основы ученые взяли ДНК-последовательности, созданные моделью на базе небольшого фрагмента генома существующего вируса ΦX174.
В отличие от методов, которые вносят точечные изменения в уже известные гены, Evo 2 способна генерировать целые геномы целиком. Для эксперимента ученые попросили модель создать полную последовательность генома ΦX174 за один проход, не добавляя никаких дополнительных данных.
От цифровой модели к лаборатории
Процесс создания новых вирусов включает несколько этапов. Сначала модель генерирует тысячи вариантов геномов. Затем применяется специальный вычислительный алгоритм, который оценивает кандидатов на соответствие заданным признакам. Это позволяет сократить расходы на химический синтез, выбирая только самые перспективные варианты.
После компьютерной проверки отобранные последовательности подвергаются химическому синтезу, после чего их тестируют в лаборатории. В ходе данного исследования из тысяч предложенных вариантов удалось выделить 16 фагов, которые показали наиболее высокую активность в уничтожении кишечной палочки (E. coli).
Преодоление бактериальной устойчивости
Одной из ключевых задач было создание эффективного средства против бактерий, которые уже выработали иммунитет к природным вирусам. Лабораторные тесты показали, что коктейль из 16 синтезированных фагов быстро победил штаммы кишечной палочки, которые были невосприимчивы к природному вирусу ΦX174.
Использование смеси из нескольких генетически различных фагов делает бактериям гораздо сложнее выработать устойчивость. Если бактерия сможет адаптироваться к одному вирусу, это не поможет ей выжить при воздействии целого коктейля из разных фагов.
Безопасность и открытый доступ
Разработчик модели Брайан Хи выложил Evo 2 в открытый доступ. Это вызвало дискуссии о безопасности, так как потенциально злоумышленники могут попытаться модифицировать инструмент. Однако ученые отмечают, что существующие природные патогены представляют гораздо большую угрозу, чем возможности ИИ.
По мнению исследователей, подобные системы могут стать важным инструментом для борьбы с пандемиями и защиты от биологических угроз, как естественного, так и искусственного происхождения.
Что это значит
Успешный эксперимент подтвердил, что ИИ может создавать жизнеспособные вирусные геномы с нуля, а не только редактировать существующие. В будущем технология позволит создавать новые методы борьбы с опасными бактериями, такими как золотистый стафилококк (MRSA) или синегнойная палочка.