Технологията може да помогне за разработването на нови лекарства срещу устойчиви инфекции, но и да създава нови патогени

Учени са създали първите функциониращи вируси, чиито геноми са проектирани с помощта на изкуствен интелект. Резултатът може да отвори нови възможности за лечение на бактериални инфекции, но същевременно поставя важни въпроси за безопасността на технологията и потенциала ѝ за създаването на нови патогени.

В лабораторни експерименти комбинация от създадени с помощта на AI бактериофаги е успяла да унищожи щамове на E. coli, които са били устойчиви на естествени бактериофаги. Бактериофагите са вируси, които заразяват и унищожават бактерии. Те се използват при някои терапии срещу упорити инфекции, особено когато бактериите са устойчиви на антибиотици.

Екипът е ръководен от доктор Брайън Хий, химически инженер от Станфордския университет в Калифорния. Учените са използвали т.нар. геномни езикови модели. Те работят с генетичния код по начин, сходен с този, по който големите езикови модели обработват човешки език.

Изследователите са използвали моделите Evo1 и Evo2. Те са били обучени с генетични данни от около 2 милиона бактериофага. От обучението умишлено са изключени генетични последователности на вируси, които могат да заразяват хора, животни или растения.

AI моделите са генерирали хиляди потенциални вирусни геноми. Учените са избрали близо 300 от тях за лабораторни експерименти.

Генетичният код е бил въведен в бактерии. Те са използвали получената информация, за да произведат новите бактериофаги.

Процесът обаче не е бил особено ефективен. Само 16 от създадените вируси са се оказали жизнеспособни. Комбинация от тях обаче бързо е преодоляла устойчивостта при два различни щама на E. coli.

Според учените възможността за „бързо проектиране“ на геноми и адаптирането им към конкретни бактерии може да промени фаговата терапия. Тя може да разшири и инструментите, с които разполагат биотехнологиите.

Авторите на изследването, публикувано в списание Science, подчертават, че резултатът има и друга страна.

Те посочват „важни съображения за биобезопасността, биоконтрола и биосигурността“. Според тях учените, които проектират цели геноми, трябва да се консултират със специалисти по безопасност и сигурност още по време на разработването.

В придружаващ анализ професор Том Ингълсби и доктор Мори Ханке от Центъра за здравна сигурност към университета „Джонс Хопкинс“ също предупреждават за потенциалните рискове.

„Възможността да се създават вирусни геноми с помощта на генеративен AI вече съществува. Механизмите за безопасното ѝ управление обаче все още не съществуват“, пишат те.

Учените подчертават, че бактериофагите имат малки и сравнително прости геноми. Въпреки това експериментът доказва, че генеративният AI може да създава функциониращи вирусни геноми.

Все още не е известно дали същият подход може да се приложи към други вируси. Ингълсби и Ханке смятат, че подобни изследвания не трябва да се насочват към патогени, които могат да заразяват хора, животни или растения.
„Подобни геноми могат да кодират нови патогени, които не могат да бъдат контролирани със съществуващите средства“, предупреждават те.

Професор Том Елис от Имперския колеж в Лондон определя резултата като впечатляващ, но подчертава колко трудно би било създаването на по-сложни вирусни геноми.

„Това буквално е най-малкият и най-лесният за създаване геном“, казва той.

Според Елис AI, обучен с генетични данни на опасни патогени, би могъл да бъде използван за проектиране на по-вредни вируси. Ограничаването на достъпа до генетични данни и въвеждането на проверки при производството на геноми, които изглеждат опасни, могат да намалят риска.

„Правителствата вече работят усилено по това“, казва Елис.

Той обаче смята, че опасността от пълно проектиране и създаване на геном на вирус или бактерия чрез AI може да бъде надценена.

„Заплахата от пълното проектиране и създаване на геном чрез AI е силно преувеличена, когато се има предвид, че просто вземането на съществуващи патогени и извършването на промени с цел придобиване на нови функции в геномите им е много по-лесно и много по-вероятно да представлява реална патогенна заплаха“, посочва той.

Доктор Филипа Ленцос, специалист по наука и международна сигурност от Кралския колеж в Лондон, смята, че контролът не трябва да бъде насочен само към AI моделите.

„Важно е да се разглежда по-широката картина на управлението и регулирането, а не контролът да се съсредоточава единствено върху AI модела“, казва тя.

Според Ленцос е необходим многослоен подход. Той трябва да включва контрол върху разработването и достъпа до моделите, независима оценка на изследванията, проверки при синтеза на ДНК и утвърдени правила за биобезопасност и биосигурност в лабораториите.

Новото изследване показва, че AI вече може да бъде използван не само за анализ на генетична информация, но и за създаване на функциониращи геноми. Засега експериментът е ограничен до малки бактериофаги. Въпросът как тази технология ще бъде контролирана, ако възможностите ѝ се разширят, вероятно ще става все по-важен.