Mākslīgais intelekts izstrādā jaunus vīrusus baktēriju apkarošanai
Pētnieki izmantojuši lielos genoma modeļus, lai radītu jaunus baktēriju vīrusus, kas spēj inficēt E. coli. Tas varētu palīdzēt fāgu terapijā, bet rada arī bažas par iespējamiem riskiem.
Stenfordas universitātes pētnieki ir pielietojuši lielos genoma modeļus Evo 1 un Evo 2, lai izstrādātu pilnus baktēriju vīrusu genomus. Šie modeļi sākotnēji tika apmācīti uz DNS sekvencēm, un tagad tie spēj ģenerēt funkcionālus vīrusus, kas inficē Escherichia coli.
Par pamatu tika izvēlēts vīruss ΦX174, kam ir 11 gēni un aptuveni 5400 bāzu pāru. Modeļi tika papildus apmācīti ar vairāk nekā diviem miljoniem bāzu no baktēriju vīrusiem un pielāgoti Microviridae grupai. Pēc dažādu signālsekvenču testēšanas pētnieki atrada, ka četru līdz deviņu bāzu garš sākuma fragments dod vislabākos rezultātus.
No 302 ģenerētajiem vīrusu kandidātiem tika sintezēti 285. Lielākā daļa no tiem neizraisīja nekādu efektu, bet 16 spēja kavēt E. coli augšanu. Deviņi no šiem bija sākotnējie AI izvadi, bet septiņi ieguva papildu mutācijas pēc ievietošanas baktērijās.
Pētnieki atklāja, ka vīrusi, kas līdzinājās oriģinālajam ΦX174, bija dzīvotspējīgāki. Pie 98% sekvenču līdzības dzīvotspēja sasniedza 46%, salīdzinot ar 5,6% vidēji. Tomēr daži izstrādātie vīrusi ievērojami atšķīrās — viens zaudēja vienu proteīnu, cits ieguva jaunu gēnu, bet vēl viens aizvietoja gēnu ar attāli radniecīga vīrusa gēnu.
Matemātiskā analīze parādīja, ka nejaušas izmaiņas, kas pārsniedz 25 aminoskābju aizvietojumus, gandrīz noteikti inaktivētu vīrusu, bet gandrīz ceturtā daļa AI radīto vīrusu ar vairāk nekā 25 izmaiņām bija dzīvotspējīgi. Tas liecina, ka modelis spēj radīt izmaiņas, kas saglabā vīrusa funkciju.
Pētnieki pārbaudīja arī AI radīto vīrusu kokteili, salīdzinot ar dabisko fāgu maisījumu. AI kokteilis spēja pārvarēt baktēriju rezistenci, kamēr dabiskie fāgi to nespēja. Tas varētu būt solis pretī fāgu terapijas uzlabošanai.
Tomēr autori brīdina par iespējamiem riskiem, jo, lai gan apmācībā tika izslēgti vīrusi, kas inficē mugurkaulniekus, kāds ar pietiekamiem skaitļošanas resursiem varētu tos iekļaut. Viņi aicina uzlabot šīs jomas pārvaldību, tostarp DNS secību pasūtīšanas uzraudzību.
