Umělá inteligence vygenerovala úplně nové viry
James Gallagher, BBC
Američtí vědci využili umělou inteligenci k designu zcela nových virů, které jsou plně funkční a dokážou se množit.
Jedná se o první případ, kdy se pomocí umělé inteligence podařilo navrhnout celé genomy.
Výsledných 16 nových virů bylo vytvořeno za účelem infikování bakterií v laboratorních podmínkách, pro člověka nepředstavují žádnou hrozbu.
Tento objev byl označen za „velmi významný vědecký průlom“, jenž by mohl stát na počátku nové éry léčby infekčních nemocí. Odborníci před umělými viry nicméně varují s ohledem na bezpečnost nového postupu a hlavně šíření těchto nových agens.
Použití umělé inteligence v biologickém a medicínském výzkumu není žádná novinka. Je známo, že jiný vědecký tým pomocí nástroje na bázi AI navrhl nová antibiotika.
To je však v porovnání srovnání s návrhem úplně nového životaschopného viru poměrně jednoduché.
„Tohle je další krok vpřed, co se týče komplexních úkolů, které lze řešit pomocí generativní umělé inteligence. Je to poprvé, co byla generativní umělá inteligence použita k navržení kompletního genomu – něčeho, co se dokáže replikovat a plnit další funkce uvnitř buněk… pro nás to byla úplně nová sféra,“ sdělil BBC Brian Hie, odborný asistent na Stanfordově univerzitě (níže na obrázku).
Tato technologie funguje podobně jako velké jazykové modely (například ChatGPT), které předpovídají textové sekvence.
V tomto případě modely umělé inteligence, známé jako Evo1 a Evo2, nepředpovídají sekvence lidského jazyka, nýbrž biologický „jazyk života“.
Modely umělé inteligence se učily na genetických kódech virů, bakterií, rostlin a lidí.
Následně byly zdokonaleny tak, aby vytvořily speciální typ viru, tzv. bakteriofág; ten infikuje konkrétní druhy bakterií.
Výzkumníci ze Stanfordu vybrali 302 nejslibnějších návrhů umělé inteligence a syntetizovali je v laboratoři. Šestnáct z nich prokázalo účinnost při ničení bakterií E. coli.
Samuel King, jeden z doktorandů, kteří se podíleli na projektu, uvedl, že úspěchu si všimli v časných ranních hodinách: uměle vytvořené bakteriofágy fungovaly.
Výzkumníci předtím nanesli nové viry na Petriho misky s kulturami bakterií E.coli a čekali na nějaké známky toho, že si bakteriofágy pochutnávají na předložené hostině.
„Začala se tam objevovat ‚vyčištěná‘ místa, bylo to prostě nesmírně vzrušující,“ říká King. Když se to dozvěděl širší tým, všichni spontánně propukli v jásot.
Vývoj nových fágů by mohl vést k novým způsobům léčby infekcí, jež se v průběhu času staly rezistentními vůči antibiotikům.
Tento průlom však také poukazuje na schopnost umělé inteligence navrhovat nové biologické systémy, které přesahují rámec přírodního světa – takzvanou syntetickou biologii.
Hie tvrdí, že jeho objev má potenciál „výrazně zlepšit lidské zdraví“, jelikož může stát na počátku vývoje nových léků a terapií.
Již nyní se však objevují obavy, že by tato technologie mohla být zneužita k vytvoření úplně nových nemocí.
V komentáři provázejícím publikaci nového objevu v časopise Science napsali dr. Thomas Inglesby a dr. Moritz Hanke z Centra pro zdravotní bezpečnost při Univerzitě Johnse Hopkinse, že tyto poznatky vyvolávají naléhavé otázky týkající se biologické bezpečnosti a biologické ochrany.
Uvedli, že již nejde o to, zda budou existovat generativní návrhy virových genomů, ale o to, zda je lze využívat, aniž by došlo ke vzniku vážných škod. Podle názoru obou vědců, by se rozhodně nemělo nikdy začít pracovat na nových virech s potenciálem vyvolávat nemoci.
Autoři nového výzkumu přijali všemožná opatření k maximalizaci bezpečnosti. Z databáze, na níž probíhalo učení umělé inteligence, vyloučili viry, které by mohly infikovat složité organismy, výzkum prováděli na bakteriofázích namísto virů infikujících lidi a vše se odehrávalo v zabezpečené laboratoři.
Hie tvrdí, že k zajištění toho, aby byla tato technologie využívána k prospěšným účelům do značné míry stačí stávající ochranná opatření.
Od bitů k atomům
Viry nelze považovat za živé organismy jako takové a k tomu, aby umělá inteligence dokázala vytvořit něco skutečně živého, tedy jednobuněčný organismus, by byl zapotřebí další významný skok.
Genetický kód bakteriofága má délku přibližně 5 400 párů bází (písmen). Nejmenší genom živé buňky má přibližně 500 000 párů bází. Lidský genom má tři miliardy párů bází.
Hie říká, že pokus o vytvoření některých jednoduchých organismů by pravděpodobně vyžadoval hodně práce, ale není to nemožné a že o to s jeho týmem mají rozhodně zájem.
Profesor Marc Güell z laboratoře syntetické biologie na španělské univerzitě Pompeu Fabra uvedl, že tato studie představuje velmi významný zlom, protože „poprvé v historii začínáme navrhovat biologii na počítači“.
Podle Güellových slov nyní můžeme snít o vzrušujících možnostech řešení největších výzev lidstva, jako je vývoj fágů k boji proti nemocem, enzymů k léčbě genetických poruch a protilátek, jež by se mohly využívat v imunoterapii.
Profesor Patrick Cai, vedoucí katedry syntetické genomiky na Manchesterském biotechnologickém institutu, označil tuto studii za důležitý milník:
„Její význam sahá daleko za hranice tvorby bakteriofágů – naznačuje, že modely genomového jazyka se začínají učit principy designu zakódované evolucí, což otevírá dveře k psaní genomu za pomoci umělé inteligence.“
