Cercetătorii utilizează inteligența artificială pentru a dezvolta genomuri funcționale de bacteriofagi
Cercetătorii au conceput genomuri complete și funcționale de bacteriofagi de la zero, testându-le împotriva unor bacterii care au dezvoltat rezistență la un bacteriofag natural.
Acest demers reprezintă un progres către sisteme generative capabile să inginerizeze întregi sisteme biologice, nu doar gene individuale sau mici sisteme genetice, dar ridică și întrebări importante legate de biosiguranță și biosecuritate. „[Autorii] abordează întrebările de biosiguranță și biosecuritate mai deliberat decât majoritatea dezvoltatorilor de modele biologice AI puternice”, scriu Thomas Inglesby și Moritz Hanke într-o perspectivă asociată. Progresele în secvențierea și sinteza ADN-ului au făcut posibilă citirea și scrierea întregilor genomuri, însă proiectarea unui genom funcțional de la zero rămâne extrem de dificilă din cauza interacțiunilor complexe între gene, secvențe de reglementare și alte elemente.
În acest context, Samuel King și colegii săi au introdus o metodă de proiectare a genomurilor funcționale care combină modelele de limbaj genomic Evo pe care le-au dezvoltat anterior, biologia computațională și screeningul experimental. Aceștia au folosit această abordare pentru a genera genomuri complete de bacteriofagi; bacteriofagii au o utilitate considerabilă ca biotehnologii și relevanță terapeutică în tratarea infecțiilor bacteriene.
Utilizând bacteriofagul bine studiat ΦX174 ca model, King și colaboratorii săi au conceput computațional sute de genomuri candidate și au identificat experimental 16 faguri funcționali, ale căror secvențe genetice și structuri diferă semnificativ între ele. Unele dintre fagurile inginerizate au avut performanțe comparabile cu cele ale rudelor naturale, iar combinații notabile ale noilor faguri au depășit rezistența în două tulpini de E. coli care erau rezistente la faguri de tip ΦX174. Aceste descoperiri demonstrează că genomica generativă, ghidată de AI, ar putea eventual permite proiectarea de terapii cu faguri mai durabile.
King și colegii săi subliniază că abilitatea de a proiecta și sintetiza genomuri funcționale generate de AI introduce importante îngrijorări legate de biosiguranță și biosecuritate, evidențiind necesitatea unei supravegheri experte și a unor măsuri de siguranță robuste pe parcursul întregului proces de proiectare. „Grupurile care vor desfășura lucrări viitoare de proiectare a genomului complet ar trebui să consulte atât profesioniști în domeniul siguranței, cât și al securității pe parcursul întregului ciclu de viață al proiectului”, afirmă aceștia. Ei susțin că cadrele existente de siguranță pot fi adaptate pentru genomica generativă, în timp ce protecțiile la nivel de model, cum ar fi excluderea secvențelor virale sensibile din datele de antrenament, ar putea oferi un strat suplimentar de reducere a riscurilor. „Întrebarea nu mai este dacă proiectarea virală generativă a genomurilor va exista”, spun Inglesby și Hanke în perspectivă. „Este dacă societatea poate construi o supraveghere care să permită desfășurarea beneficiilor sale, prevenind în același timp să genereze daune grave.”
