Naučnici uz pomoć vještačke inteligencije dizajnirali nove viruse koji napada bakterije

Tim naučnika je prvi put upotrijebio vještačku inteligenciju da dizajnira potpuno nove genome virusa koji ne postoje u prirodi. Rezultat su bakteriofagi - virusi koji napada isključivo bakterije, a otkriće bi moglo pomoći u borbi protiv bakterija otpornih na antibiotike.

Istraživanje je objavljeno 6. avgusta u časopisu Science, dok je verzija koja nije prošla recenziju bila postavljena na servis bioRxiv prošle godine. Za dizajniranje virusa korišćeni su generativni modeli vještačke inteligencije Evo 1 i Evo 2, obučeni na trilionima nukleotida - gradivnih jedinica DNK i RNK - iz genetskih sekvenci najrazličitijih organizama.

Naučnici su modele dodatno obučili koristeći bakteriofag Phi X-174, dobro proučen virus koji napada isključivo bakteriju Escherichia coli i ima relativno jednostavan genom od oko 5.400 baznih parova. Kada su od vještačke inteligencije zatražili da dizajnira bakteriofage slične ovom virusu, dobili su oko 700.000 mogućih varijanti, od kojih je 285 napravljeno u laboratoriji.

Od tog broja, 16 vještački dizajniranih bakteriofaga uspješno je zaustavilo rast bakterije E. coli u laboratorijskim testovima. Neki od njih su se, prema riječima koautora studije Brajana Hija sa Univerziteta Stanford, pokazali čak boljim u razmnožavanju i prenošenju gena od prirodnog virusa Phi X-174. Kombinacija svih 16 sintetičkih bakteriofaga uspjela je da napadne dva soja bakterije E. coli otporna na antibiotike, dok ni prirodni Phi X-174 ni mješavina prirodnih bakteriofaga to nisu uspjeli.

„Ako bakterije razviju otpornost na jedan bakteriofag, terapija je gotova. Ali ako u mješavini imate više genetski različitih bakteriofaga, bakterijama je mnogo teže da razviju otpornost na cijelu kombinaciju", objasnio je Hi.

Bakterijska otpornost na lijekove se dovodi u vezu sa više od 4,7 miliona smrtnih slučajeva širom svijeta u 2021. godini, prema podacima Svjetske zdravstvene organizacije, a smatra se jednom od najvećih prijetnji globalnom zdravlju. Naučnici otkriće vide kao mogući korak ka novim terapijama protiv otpornih infekcija.

Otkriće je istovremeno izazvalo i zabrinutost stručnjaka zbog mogućih zloupotreba. Isak Bogoč, specijalista za infektivne bolesti sa Univerziteta u Torontu, ocijenio je da bi sposobnost dizajniranja funkcionalnih virusa mogla predstavljati bezbjednosni rizik ukoliko bi se primijenila na opasne patogene, te da tehnologija mora ići uz stroge mjere kontrole i nadzora. Autori studije navode da su iz podataka za obuku modela isključeni genomi koji bi omogućili dizajniranje virusa sposobnih da zaraze ljude, životinje, biljke ili gljive, a u radu su primijenjene i dodatne mjere biološke bezbjednosti.