AI Mereka 16 Virus Baharu dari Sifar — Sebahagiannya Lebih Hebat daripada Virus Semula Jadi

Bagaimana Evo 1 dan Evo 2 mereka genom baharu?

Evo 2 ialah model asas genom yang dilatih menggunakan jujukan DNA daripada pelbagai cabang kehidupan, termasuk bakteria, arkea, tumbuhan, haiwan dan manusia. Model ini menganalisis DNA pada tahap setiap nukleotida — unit asas yang membentuk jujukan genetik .

Para penyelidik kemudian melatih semula Evo 1 dan Evo 2 menggunakan genom bakteriofaj. Matlamatnya adalah untuk menghasilkan keseluruhan genom yang mempunyai susunan genetik munasabah serta ciri yang membolehkan virus menyasarkan hos tertentu, iaitu E. coli .

Proses itu menghasilkan kira-kira 700,000 jujukan genom calon. Penapisan berkomputer mengecilkan jumlah tersebut kepada 302 calon yang paling menjanjikan . Daripada jumlah itu, 285 genom berjaya disintesis secara kimia — dalam erti kata lain, jujukan DNA digital itu dibina sebagai DNA fizikal — sebelum diuji dalam sel E. coli .

Hanya 16 daripada 285 genom yang disintesis menghasilkan bakteriofaj yang boleh membiak, dengan kadar kejayaan kira-kira 5.6 peratus . Walaupun angka itu kecil, kajian ini menyediakan penanda aras pertama yang boleh diukur untuk menilai “hasil produktif” dalam biologi generatif pada skala genom .

16 bakteriofaj berjaya menjangkiti dan membunuh E. coli

Kesemua 16 bakteriofaj yang berfungsi berjaya menjangkiti dan melisis — iaitu memecahkan serta membunuh — sel E. coli dalam piring makmal. Ini menunjukkan bahawa genom rekaan tersebut bukan sekadar kelihatan seperti virus, tetapi mampu menjalankan keseluruhan kitaran asas jangkitan, replikasi dan pemusnahan sel hos .

Beberapa bakteriofaj rekaan AI turut mengatasi versi semula jadi ΦX174, virus yang digunakan sebagai templat, dalam perbandingan terus melibatkan kadar pertumbuhan dan kelajuan lisis . Sesetengah reka bentuk mempunyai lebih daripada 50 perubahan pada asid amino berbanding virus semula jadi itu — perbezaan yang jauh lebih besar daripada apa yang biasanya dijangka terhasil melalui mutasi rawak .

Satu lagi penemuan menarik ialah salah satu bakteriofaj tersebut membawa kod bagi protein pembungkusan DNA yang tidak ditemui dalam mana-mana organisma yang diketahui di Bumi. Ini menunjukkan bahawa AI bukan sekadar menyalin virus sedia ada, tetapi boleh menghasilkan susunan biologi yang sangat berbeza daripada rekod semula jadi .

Apabila digabungkan sebagai satu koktel, 16 bakteriofaj itu mengatasi rintangan dalam beberapa strain E. coli. Campuran tersebut juga berkesan terhadap varian bakteria yang telah memperoleh imuniti terhadap bakteriofaj tertentu .

Potensi untuk merawat jangkitan kebal antibiotik

Bakteriofaj telah lama dikaji sebagai cara untuk membunuh bakteria secara lebih khusus. Namun, bakteria juga boleh membina rintangan terhadap bakteriofaj tertentu. Di sinilah pendekatan berasaskan AI mungkin memberi kelebihan: penyelidik boleh mereka bentuk bakteriofaj baharu dengan lebih pantas dan menggabungkannya dalam koktel yang menyerang bakteria melalui beberapa mekanisme serentak .

Jika pendekatan ini berjaya dikembangkan untuk kegunaan klinikal, doktor mungkin dapat menghasilkan bakteriofaj yang disesuaikan dengan patogen tertentu — termasuk bakteria yang tidak lagi bertindak balas terhadap pelbagai antibiotik. Kajian ini menunjukkan bahawa model bahasa genom boleh menghasilkan virus berfungsi secara eksperimen, sekali gus membuka jalan kepada kitaran reka bentuk, pembinaan dan ujian yang lebih pantas .

Brian Hie berkata keupayaan sistem tersebut untuk menggabungkan kepelbagaian evolusi berpotensi menjadikan terapi bakteriofaj lebih berkesan sebagai alternatif kepada antibiotik dalam kes jangkitan bakteria kebal . Namun, hasil ini masih berada pada peringkat kajian makmal dan belum membuktikan keselamatan atau keberkesanan rawatan terhadap pesakit manusia.

Mengapa kejayaan ini menimbulkan kebimbangan biosekuriti?

Kemajuan tersebut mempunyai dua sisi. Teknologi sama yang boleh membantu menghasilkan rawatan baharu juga berpotensi disalahgunakan untuk mereka bentuk patogen berbahaya.

Dalam ulasan yang diterbitkan bersama kajian itu dalam Science, Dr Thomas Inglesby dan Dr Moritz Hanke dari Johns Hopkins Center for Health Security memberi amaran bahawa kemampuan menghasilkan genom virus menggunakan AI generatif kini sudah wujud, tetapi tadbir urus untuk memastikan kemampuan itu digunakan dengan selamat masih belum memadai .

Salah satu perlindungan utama pada masa ini ialah sistem saringan International Gene Synthesis Consortium. Sistem itu memeriksa tempahan DNA terhadap jujukan patogen yang telah diketahui. Namun, penyertaan dalam sistem tersebut adalah secara sukarela, bukan diwajibkan oleh undang-undang, dan ia tidak direka untuk mengenal pasti jujukan yang tidak sepadan dengan mana-mana organisma semula jadi yang direkodkan .

Arc Institute mengambil langkah berjaga-jaga dengan mengecualikan patogen virus eukariotik — virus yang menjangkiti manusia atau haiwan lain — daripada data latihan Evo 2 . Walau begitu, pakar memberi amaran bahawa reka bentuk genom AI boleh dihasilkan terlalu pantas untuk dikesan atau disekat oleh sistem pemantauan semasa. Ulasan dalam jurnal Nature turut menekankan bahawa alat yang dibangunkan untuk penemuan ubat boleh pada masa yang sama menurunkan halangan untuk mencipta ancaman biologi baharu .

Titik pentingnya: kemampuan sudah tiba, peraturan belum menyusul

Kajian ini tidak menunjukkan bahawa AI telah mencipta virus yang mengancam manusia. Ke-16 reka bentuk yang diuji ialah bakteriofaj yang menyasarkan E. coli dalam keadaan makmal. Namun, ia membuktikan sesuatu yang lebih asas dan penting: AI kini boleh membantu mereka bentuk keseluruhan genom yang berfungsi dalam sel hidup.

Justeru, cabaran seterusnya bukan hanya meningkatkan kadar kejayaan reka bentuk, tetapi juga memastikan setiap peringkat — daripada latihan model dan akses kepada data, hinggalah kepada sintesis DNA serta pengawasan makmal — mempunyai kawalan keselamatan yang sepadan dengan kemampuan teknologi tersebut.