АИ дизајниране бактериофоне способне су да заразе и убијају бактерије домаћина. Кредит: Лее Д. Симон / Сциенце Пхото Либрари
Научници су створили прве вирусе које су дизајнирали вештачка интелигенција (АИ) и способни су да лове и убијају сојеве Есцхерицхиа цоли (Е. цоли).
„Ово је први пут да су АИ системи у стању да написају кохерентне секвенце генома,“ каже Бриан Хие, рачунарски биолог на Универзитету Станфорд, Калифорнија. „Следећи корак је генерисан живот“, каже Хие, али његов колега Самуел Кинг додаје да „пуно експерименталног напретка треба да се догоди да би се дизајнирао целокупни живог организма“.
Студија, хие, краљ и колеге, објављена је на препринтним серверу Биоркиву 17. септембра1 И још увек није рецензирана, али аутори кажу да показује потенцијал АИ да дизајнира биотехнолошка алата и терапије за лечење бактеријских инфекција. „Надам се да оваква стратегија може надопунити постојеће стратегије терапије класа и једног дана повећати терапеутике (до) циљне патогене забринутости“, каже хие.
Геноми са рачунара
АИ модели су већ коришћени за генерисање ДНК секвенци, појединачних протеина и вишекомпонентних комплекса2. Али дизајнирање целог генома је много изазовније због сложених интеракција између гена и репликација гена и регулације. Ови АИ системи су сада способни да помогну научницима да манипулишу високо замршеним биолошким системима, као што су целини геноми, каже Хие. „Много је важних биолошких функција које можете приступити само ако сте у могућности да дизајнирате комплетне геноме.“
Да бисте дизајнирали вирусне геноме, истраживачи који су користили ЕВО 1 и ЕВО 2, АИ моделе који анализирају и генеришу ДНК, РНА и протеин секвенце. Прво су им требали предложак дизајна, који је почетни низ који води АИ модел за генерисање генома са жељеним карактеристикама. Они су изабрали φк174, једноставан једноланчани ДНК вирус који садржи 5.388 нуклеотида у 11 гена и сви генетски елементи потребни за заразити домаћине и копију у њима.
ЕВО модели су већ обучени на више од 2 милиона фага генома, али истраживачи су даље обучили моделе – користећи методу под називом надгледано учење – да би се генерисало вирусне геноме сличне φк174 са специфичном функцијом заразе Е.Цоли Сојеви, посебно оне отпорне на антибиотике.
Пет начина на које се наука бави кризом отпорности на антибиотику
Истраживачи су оценили хиљаде аи насталих секвенци и сузили их потраге до 302 одрживих бактериоца. Већина кандидата делила је више од 40% нуклеотидног идентитета са φк174, али неки су имали потпуно различите кодирања. Истраживачи су синтетизовали ДНК од АИ дизајнираних генома и убацио их у бактерије домаћина да узгајају фаге. Ови фајекти су затим експериментално тестирани да виде да ли би могли да заразе и убију Е.Цоли.
Неколико 16 од 302 АИ дизајнирана бактериофага показала је специфичност домаћина за Е. цоли и могу заразити бактерије. Истраживачи су открили да су комбинације АИ дизајнираних фага могу заразити и убити три различита Е. цоли Сојери, који дивљи тип φк174 није могао да уради.
„То је било прилично изненађујући резултат који је заиста био узбудљив за нас јер показује да би ова метода потенцијално била веома корисна за терапеутике“, каже краљ.
