Ιοί σχεδιάστηκαν για πρώτη φορά από ΑΙ – Πρώτο βήμα για συνθετικές μορφές ζωής

Σε ένα πρώτο βήμα προς τη δημιουργία οργανισμών με συνθετικά γονιδιώματα, ερευνητές στις ΗΠΑ παρουσίασαν ιούς που σχεδιάστηκαν από τεχνητή νοημοσύνη (ΑΙ), ικανούς να προσβάλλουν ένα βακτήριο και να παράγουν αντίγραφα του εαυτού τους.

Η μελέτη, η οποία δεν έχει ακόμα υποβληθεί σε ανεξάρτητο έλεγχο και παρουσιάζεται ως προδημοσίευση στο αποθετήριο biorXiv, δυνητικά ανοίγει το δρόμο για τον σχεδιασμό ιών που σκοτώνουν ανθεκτικά βακτήρια, μια υποσχόμενη προσέγγιση όταν τα αντιβιοτικά αποτυγχάνουν.

Διαβάστε επίσης: Φάκελος… 5ο σερί Final Four: Ο Ντιλικίνα, ο Έβανς, οι συγκρίσεις και ο Ολυμπιακός που θέλει ευρωπαϊκό στο ΟΑΚΑ!

Συνθετικοί ιοί θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως φορείς γονιδιακών θεραπειών ή ως βιολογικό μέσο για την αντιμετώπιση παθογόνων στη γεωργία, μεταξύ άλλων εφαρμογών.

«Είναι η πρώτη φορά που ένα σύστημα ΑΙ μπόρεσε να γράψει συνεκτικές αλληλουχίες σε επίπεδο γονιδιώματος» σχολίασε στο περιοδικό Nature o Μπράιαν Χι του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ Στάνφορντ, μέλος της ερευνητικής ομάδας. «Επόμενο βήμα είναι η παραγωγή ζωής με ΑΙ» είπε.

Η ομάδα στο Στάνφορντ και τον ερευνητικό οργανισμό Arc Institute χρησιμοποίησε το μοντέλο Evo, το οποίο λειτουργεί όπως τα «μεγάλα γλωσσικά μοντέλα» που εκπαιδεύονται με υλικό από το Διαδίκτυο για να μάθουν να παράγουν κείμενα, εικόνες ή βίντεο.

Σε αυτή την περίπτωση, το μοντέλο εκπαιδεύτηκε με τις γενετικές αλληλουχίες δύο εκατομμυρίων «βακτηριοφάγων», ή απλά φάγων (κόκκινα σωματίδια στην απεικόνιση), μια κατηγορία ιών που προσβάλλουν αποκλειστικά βακτήρια.

Το Evo χρησιμοποίησε ως βάση το γονιδίωμα του φάγου ΦX174, ο οποίος φέρει μόνο 11 γονίδια και προσβάλλει το εντεροβακτήριο Escherichia coli.

Το μοντέλο έλαβε την οδηγία να δημιουργήσει νέους ιούς, ικανούς να προσβάλλουν στελέχη του βακτηρίου που έχουν αναπτύξει ανθεκτικότητα στον αρχικό ιό. Επινόησε έτσι χιλιάδες νέα γονιδιώματα, από τα οποία ορισμένα μοιράζονταν έως και το 40% των γονιδίων του ΦX174, ενώ άλλα είχαν εντελώς νέες αλληλουχίες και διαφορετική οργάνωση.

Μοντέλο του ιού ΦX174 που χρησιμοποιήθηκε ως βάση του πειράματος (Wikimedia Commons)

Η ομάδα χρησιμοποίησε στη συνέχεια χημικές μεθόδους για να συνθέσει μόρια DNA με τις αλληλουχίες 16 υποσχόμενων ιών, τις οποίες εισήγαγε σε διάφορα στελέχη του Ε.coli, όπως θα έκανε και ο φυσικός ιός.

Η δοκιμή έδειξε ότι όλοι ήταν ικανοί να προσβάλλουν το βακτήριο και να χρησιμοποιούν τους μηχανισμούς του για να πολλαπλασιαστούν. Σε κάποιες περιπτώσεις, οι συνθετικοί ιοί εξουδετέρωναν στελέχη του Ε.coli που δεν προσβάλλονται από τον ΦX174, ανέφεραν οι ερευνητές.

Παραμένει ωστόσο ασαφές αν η τεχνολογία σύνθεσης γονιδιωμάτων θα επεκταθεί σύντομα σε πιο περίπλοκους οργανισμούς.

Η γενετική αλληλουχία του ΦX174 είναι για παράδειγμα 1.000 φορές μικρότερη από το γονιδίωμα της E.coli και 600.000 φορές μικρότερη από το ανθρώπινο DNA, το οποίο έχει διαφορετική οργάνωση και πολλαπλά επίπεδα ρύθμισης και αλληλεπίδρασης. Οι ιοί δεν θεωρούνται καν ζωντανοί οργανισμοί, αφού χρειάζονται ξένα κύτταρα για να αναπαραχθούν.

Υπάρχει εξάλλου και το θέμα της βιοασφάλειας, εν μέσω προειδοποιήσεων ότι η ΑΙ θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό βιολογικών όπλων. Η αλήθεια είναι ότι το λεγόμενο «δίλημμα της διπλής χρήσης» εμφανίζεται συχνά στην έρευνα και αποτελεί πάγια πηγή ανησυχίας, χωρίς να έχει πάντα εύκολες απαντήσεις.

Οι ερευνητές αναγνωρίζουν τις ανησυχίες και επισημαίνουν ότι το μοντέλο εκπαιδεύτηκε με ιούς που δεν προσβάλλουν ανθρώπους ή άλλους ευκαρυωτικούς οργανισμούς.

Όπως δηλώνουν, η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για τον ασφαλή σχεδιασμό ιών που αντιμετωπίζουν ασθένειες και θέματα δημόσιας υγείας, όπως το μείζον πρόβλημα της μικροβιακής αντοχής.