Sztuczna inteligencja zaprojektowała 16 nowych wirusów, eksperci ostrzegają przed zagrożeniami dla bezpieczeństwa biologicznego

Sztuczna inteligencja projektuje nowe wirusy od podstaw

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda oraz Arc Institute wykorzystali modele generatywnej sztucznej inteligencji o nazwie Evo1 i Evo2 do zaprojektowania kompletnych, funkcjonalnych genomów wirusów, które nie istnieją w przyrodzie. Wyniki badania opublikowano w czwartek w czasopiśmie Science. Szesnaście uzyskanych wirusów to bakteriofagi, które infekują wyłącznie bakterie i nie stanowią zagrożenia dla ludzi. Jest to pierwszy przypadek, w którym sztuczna inteligencja została użyta do zaprojektowania całego replikującego się genomu.

Metoda ta przypomina sposób, w jaki duże modele językowe, takie jak ChatGPT, uczą się wzorców tekstowych. Zamiast słów, modele Evo przyswoiły "gramatykę" DNA z milionów sekwencji genetycznych. Modele zostały wytrenowane na danych genetycznych pochodzących z około dwóch milionów bakteriofagów, przy czym wirusy infekujące ludzi, zwierzęta lub rośliny zostały celowo wykluczone z danych treningowych. Po otrzymaniu fragmentu naturalnego wirusa, sztuczna inteligencja stworzyła pełne plany genetyczne nowych jednostek.

Kandydaci wygenerowani przez AI700 000

Wyselekcjonowani do syntezy302

Żywotne bakteriofagi16

Kandydaci wygenerowani przez AI

700000

Wyselekcjonowani do syntezy

302

Żywotne bakteriofagi

16

Dane z tekstu artykułu

Od 700 000 kandydatów do 16 działających wirusów

Zespół wykorzystał ΦX174, niewielki i dobrze przebadany bakteriofag, jako szablon. Sztuczna inteligencja wygenerowała około 700 000 kandydatów na genomy, z których naukowcy wyselekcjonowali 302 najbardziej obiecujące projekty do syntezy laboratoryjnej. Każdy z nich został zbudowany i wprowadzony do bakterii E. coli, które odczytały kod genetyczny i wytworzyły nowe fagi. Tylko 16 okazało się zdolnych do życia. Choć wskaźnik skuteczności był niski, uzyskane wirusy były realne i funkcjonalne.

Samuel King, doktorant w laboratorium, opisał moment, w którym zespół zdał sobie sprawę, że fagi działają.

„Zaczęliśmy dostrzegać wyraźniejsze punkty i to było niezwykle ekscytujące.”

Brian Hie, profesor na Uniwersytecie Stanforda i główny badacz, powiedział BBC, że praca ta otwiera nowe terytorium naukowe.

„To kolejny krok w złożoności, którą może zaprojektować generatywna sztuczna inteligencja. Po raz pierwszy użyto jej do zaprojektowania kompletnego genomu, czegoś, co potrafi się replikować i pełnić inne funkcje wewnątrz komórek... to było dla nas nowe terytorium.”

Jeden z 16 zaprojektowanych przez AI fagów zawierał cechy bardzo odległe od znanych naturalnych odpowiedników, co sugeruje, że sztuczna inteligencja zaprojektowała rozwiązania, których naturalna ewolucja mogłaby nie wykształcić przez miliony lat. Koktajl nowych fagów zwalczył szczepy E. coli, które uodporniły się na naturalne fagi, co wskazuje na potencjalne nowe terapie przeciwko bakteriom opornym na antybiotyki.

Obawy o bezpieczeństwo biologiczne i luka w zarządzaniu

Naukowcy wprowadzili zabezpieczenia: wykluczyli wirusy infekujące ludzi z danych treningowych, pracowali wyłącznie z nieszkodliwymi fagami i przeprowadzili wszystkie eksperymenty w bezpiecznym laboratorium. Metoda jest jednak teraz publicznie dostępna. Tom Inglesby i Moritz Hanke z Johns Hopkins Center for Health Security ostrzegli w towarzyszącym artykule w Science, że zarządzanie nie nadąża za technologią.

„Zdolność do tworzenia genomów wirusowych za pomocą generatywnej sztucznej inteligencji już istnieje; brakuje natomiast mechanizmów zarządzania, które pozwoliłyby bezpiecznie nią kierować.”

Nie wszyscy eksperci podzielają te obawy. Tom Ellis z Imperial College London nazwał ΦX174 "dosłownie najmniejszym i najłatwiejszym do stworzenia genomem" i powiedział The Guardian, że zagrożenie jest "bardzo wyolbrzymione" w porównaniu z prostą modyfikacją istniejących patogenów. Marc Van Ranst, wirusolog z KU Leuven, porównał ten postęp do nauki gramatyki po opanowaniu słownictwa.

„Kiedy uczysz się również gramatyki, możesz napisać powieść. W tym przypadku sztuczna inteligencja uczy nas gramatyki materiału genetycznego.”

Van Ranst ostrzegł, że technologia jest łatwo dostępna i wezwał do wprowadzenia regulacji dotyczących bezpieczeństwa biologicznego. Jordi García Ojalvo z Universitat Pompeu Fabra w Barcelonie nazwał wyniki "znaczącym przełomem" w komentarzach dla Science Media Centre. Naukowcy zapowiedzieli, że kolejnym krokiem będzie przetestowanie systemu z innymi typami wirusów.