Изкуствен интелект създаде напълно нови функционални вируси в исторически научен пробив
Американски учени от Arc Institute и Станфордския университет създадоха 16 напълно нови функционални вируса с помощта на изкуствен интелект. Пробивът, публикуван в списание Science, отваря нова ера в синтетичната биология и лечението на антибиотично-устойчиви инфекции.
Изкуствен интелект е използван за проектирането на напълно нови вируси, които са жизнеспособни и могат да се размножават в лабораторни условия. Получените 16 нови вируса са създадени да заразяват бактерии и не представляват заплаха за хората. Това съобщиха американски учени от Arc Institute и Станфордския университет, чийто пробив е публикуван в престижното списание Science.
Това е първият случай в историята, в който цели вирусни геноми са успешно създадени с помощта на изкуствен интелект. Изкуственият интелект е проектирал пълния геном на вирус, а не само отделен ген. Пробивът е определен като много значителен повратен момент в науката, който може да постави началото на нова ера в лечението на заболявания.
Експерти обаче предупреждават, че вирусите, проектирани от изкуствен интелект, пораждат спешни въпроси, свързани с безопасността и биосигурността. Тези опасения са особено актуални на фона на нарастващите притеснения, че ИИ може да се използва за създаване на биологични заплахи.
Инструментите с изкуствен интелект се развиват изключително бързо и вече са използвани за създаването на нови антибиотици. Това обаче е сравнително просто в сравнение с проектирането на нов жизнеспособен вирус от нулата.
Технологията работи по начин, подобен на големите езикови модели, като ChatGPT, които предсказват последователности от текст. В случая моделите с изкуствен интелект, наречени Evo1 и Evo2, предсказват не език от думи, а езика на живота. Те са обучени върху генетични кодове на вируси, бактерии, растения и хора.
След това моделите са били усъвършенствани, за да създават специфичен вид вируси, известни като бактериофаги. Това са вируси, които заразяват само определени видове бактерии.
Изследователите от Станфорд са избрали 302-те най-обещаващи проекта, създадени от ИИ, и са ги синтезирали в лаборатория. От тях 16 се оказали ефективни при унищожаването на бактерията Escherichia coli (E. coli). Когато учените изложили изкуствените вируси на бактерии, устойчиви на естествения вирус ΦX174, комбинация от генерираните от ИИ вируси успяла да преодолее тази резистентност.
Самюъл Кинг, докторант в лабораторията, разказва, че са разбрали, че фагите работят, в ранните часове на сутринта. Фагите били поставени върху петрини с растящ слой бактерии, а учените изчаквали признаци, че новите вируси успешно ги заразяват.
Започнахме да виждаме тези прозрачни петна и това беше изключително вълнуващо
Когато резултатите били споделени с целия екип, стаята избухнала в аплодисменти, спомня си Брайън Хай, доцент в Станфордския университет.
Това е следваща стъпка в сложността на нещата, които могат да бъдат проектирани от генеративен изкуствен интелект. За първи път генеративен ИИ беше използван за създаването на цял геном – нещо, което може да се възпроизвежда и да изпълнява функции вътре в клетките. Това беше напълно нова територия за нас
Разработването на нови фаги може да доведе до нови методи за лечение на инфекции, които вече са станали устойчиви на антибиотици. Фаговата терапия се разглежда като потенциално решение на нарастващия проблем с бактериалните инфекции, които не могат да бъдат лекувани с конвенционални средства. Този подход може да се комбинира с други иновативни приложения на изкуствения интелект в медицината.
Пробивът обаче показва и способността на изкуствения интелект да създава нови биологични системи, които надхвърлят съществуващите в природата. Тази област е известна като синтетична биология. Според Хай това има потенциала значително да подобри човешкото здраве чрез разработването на нови лекарства и терапии.
В същото време вече са изразени опасения, че същата технология може да бъде използвана злонамерено за създаването на нови болести. В коментар към публикацията в списание Science д-р Томас Ингълсби и д-р Мориц Ханке от Центъра за здравна сигурност към Университета Джонс Хопкинс пишат, че резултатите поставят спешни въпроси, свързани с биобезопасността и биосигурността.
Според тях вече не става въпрос дали генеративното проектиране на вирусни геноми ще съществува, а дали може да бъде използвано, без да създава риск от сериозни вреди. Те смятат, че не трябва да се разработват нови вируси с потенциал да причиняват заболявания.
Самите изследователи са предприели строги мерки за максимална безопасност. Те са изключили от обучителната база данни вируси, които могат да заразяват сложни организми. Работили са само с бактериофаги, а не с вируси, които инфектират хора. Цялата работа е проведена в защитена лаборатория.
Хай смята, че съществуващите предпазни мерки до голяма степен са достатъчни, за да гарантират, че технологията ще бъде използвана за добро.
Вирусите не са живи организми и би бил необходим още един значителен технологичен скок, за да може изкуственият интелект да създава живи организми. Генетичният код на използваните фаги е дълъг около 5400 базови двойки. Най-малкият геном на жива клетка е около 500 000 базови двойки, а човешкият геном съдържа около три милиарда базови двойки.
Хай казва, че вероятно ще е необходима много работа, но не е невъзможно да се направи опит за създаване на някои прости организми. Екипът определено има интерес да работи в тази посока.
Проф. Марк Гюел от лабораторията по синтетична биология към Университета Помпеу Фабра в Испания определи изследването като много значителен повратен момент.
За първи път в историята започваме да проектираме биология на компютър
Според него това позволява да се мечтае за вълнуващи възможности за справяне с най-големите предизвикателства пред човечеството. Тези възможности включват разработване на фаги за лечение на заболявания, ензими за терапия на генетични разстройства и антитела за използване в имунотерапията.
Проф. Патрик Цай, ръководител на катедрата по синтетична геномика в Манчестърския институт по биотехнологии, заяви, че изследването е важен етап.
Значението му далеч надхвърля фагите – то показва, че езиковите модели за геноми започват да разбират принципите на проектиране, заложени в еволюцията, което отваря вратата към създаване на геноми с помощта на изкуствен интелект
