Első alkalommal sikerült kutatóknak egy generatív mesterséges intelligencia segítségével teljesen új, a természetben nem létező vírusokat létrehozniuk. Bár a mesterségesen generált vírusok és baktériumok gondolata elsőre ijesztően hangzik, a szakemberek hatalmas lehetőséget látnak a módszerben: az így létrehozott ágensek ugyanis a jövőben akár hatékony alternatívát is jelenthetnek a hagyományos antibiotikumokkal szemben.
A biológia és az informatika határterületén elért tudományos mérföldkő során a kutatók kifejezetten olyan mesterséges bakteriofágokat (baktériumokat megtámadó vírusokat) terveztek meg, amelyek képesek célzottan elpusztítani a veszélyes kórokozókat. A tesztekhez a laboratóriumokban elterjedt úgynevezett E. coli baktériumokat használták fel, hogy ellenőrizzék, a mesterségesen megalkotott genetikai kódok alapján létrejönnek-e a működőképes vírusok.
Milyen baktérium az E. coli?
Az Escherichia coli (röviden E. coli) baktérium törzsei általában a melegvérű állatok és az ember normál bélflórájának természetes baktériumai, ahol fontos szerepet töltenek be: részük van vitaminok (K2, B) termelésében, és jelenlétükkel általában gátolják más, kórokozó mikroorganizmusok elszaporodását. A legtöbb E. coli törzs hasznos, szervezetünk működéséhez feltétlenül szükséges. Néhány, kívülről a szervezetbe bejutó E.coli törzs azonban megbetegítő tulajdonsággal rendelkezik: olyan méreganyagokat termelhet, amelyek bélrendszeri gyulladást vagy súlyos szövődményeket okozhatnak.
Szigorú szűrés, egyedülálló eredmények
Az AI által generált tervrajzok alapján a kutatók összesen 300 szintetikus genomot hoztak létre a valóságban. Bár a mesterséges intelligencia sokféle variációt vázolt fel, az alapos laboratóriumi ellenőrzések során végül 16 teljesen működőképes bakteriofágot sikerült előállítani.
Ezek a sikeresen replikálódó vírusok rendkívül egyedinek bizonyultak:
- a természetben eddig soha nem látott szekvenciákkal rendelkeznek;
- korábban nem azonosított, egyedi szabályozó elemeket tartalmaznak;
- még a genomméretük is eltér a mintaként használt természetes vírusokétól.
Új fegyver a multirezisztens szuperbaktériumok ellen
Az orvostudomány jelenleg az egyik legnagyobb globális krízisével, az antibiotikum-rezisztenciával küzd, mivel a baktériumok egyre gyorsabban válnak ellenállóvá a meglévő gyógyszerekkel szemben.
Az AI-vezérelt vírusfejlesztés teljesen új távlatokat nyit ezen a téren: ahelyett, hogy évtizedekig keresnének új molekulákat, a mérnökök a jövőben személyre szabott, precízen programozott fágterápiával vehetik fel a harcot a multirezisztens szuperbaktériumok ellen, minimálisra csökkentve a mellékhatásokat.
Ami egyszerűnek tűnik, valójában jelentős szakértelmet és laboratóriumi munkát igényelt. A kutatók által fejlesztett Evo 2 mesterségesintelligencia-modell egy bakteriofág genomjának egyes részei alapján teljesen új DNS-szekvenciákat javasolt.
A kutatók kiemelték: az Evo 2-t nem olyan vírusok génszekvenciáin tesztelték, amelyek eukarióta sejteket – például állatok, növények vagy gombák sejtjeit – fertőznek meg. Brian Hie, a kutatócsoport egyik vezetője hangsúlyozta, hogy az AI-modellekbe biztonsági mechanizmusok építhetők be. Ezzel szemben a természetes evolúcióból hiányoznak az ilyen biztosítékok, az Evo 2 pedig értékes eszközként szolgálhat a betegségek elleni küzdelemben.
Brian Hie további lehetséges alkalmazási területet lát olyan funkcionális baktériumok tervezésében, amelyek képesek különféle anyagok (például gyógyszerek vagy üzemanyag) előállítására. Az Evo 2 abban is segíthet, hogy jobban megértsük, miként idéznek elő betegségeket a génmutációk.
Forrás: golem.de
Borítóképünk illusztráció, fotó: Adobe Stock
