Επιστήμονες δημιούργησαν τους πρώτους ιούς που σχεδιάστηκαν από Τεχνητή Νοημοσύνη (AI), οι οποίοι είναι πλήρως λειτουργικοί και μπορούν να αναπαραχθούν στο εργαστήριο, σε ένα ορόσημο που δημιουργεί ελπίδες για νέα φάρμακα, αλλά και εγείρει και ανησυχίες σχετικά με τη χρήση της τεχνολογίας σε ζητήματα βιοασφάλειας, καθώς έχουν ήδη εκφραστεί προβληματισμοί ότι η ίδια τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί κακόβουλα για τη δημιουργία νέων ασθενειών.
Είναι η πρώτη φορά που ολόκληρα γονιδιώματα έχουν σχεδιαστεί με επιτυχία από την τεχνητή νοημοσύνη. Οι ιοί αυτοί είναι συγκεκριμένα είδη γνωστά ως βακτηριοφάγοι, οι οποίοι μολύνουν μόνο βακτήρια και χρησιμοποιούνται παγκοσμίως για τη θεραπεία ασθενών με επίμονες λοιμώξεις. Σε εργαστηριακές δοκιμές, ένα μείγμα από τους ιούς που σχεδιάστηκαν με τεχνητή νοημοσύνη εξόντωσε βακτήρια E. coli (Escherichia coli) που ήταν ανθεκτικά στους φυσικούς βακτηριοφάγους.
Η δυνατότητα «ταχείας σχεδίασης» γονιδιωμάτων και προσαρμογής τους σε συγκεκριμένα μικρόβια, ξεπερνώντας παράλληλα την αντοχή, θα μπορούσε να «μεταμορφώσει τη φαγοθεραπεία» και να «επεκτείνει το φάσμα των βιοτεχνολογικών εργαλείων», έγραψαν οι ερευνητές στο περιοδικό Science.
Ο Δρ Μπράιαν Χι, χημικός μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ της Καλιφόρνιας, χρησιμοποίησε μοντέλα γλώσσας γονιδιώματος —το γενετικό αντίστοιχο των μεγάλων γλωσσικών μοντέλων που βρίσκονται πίσω από τα chatbots τεχνητής νοημοσύνης— για να σχεδιάσει λειτουργικά γονιδιώματα για βακτηριοφάγους.
Η Τεχνητή Νοημοσύνη δημιούργησε χιλιάδες πιθανά γονιδιώματα, από τα οποία οι ερευνητές επέλεξαν σχεδόν 300 για να τα κατασκευάσουν στο εργαστήριο. Αυτά εισήχθησαν σε βακτήρια, τα οποία «διάβασαν» τον γενετικό κώδικα και παρήγαγαν τους νέους βακτηριοφάγους. Η διαδικασία δεν ήταν αποδοτική: μόνο 16 βακτηριοφάγοι αποδείχθηκαν βιώσιμοι, αλλά ένα μείγμα από αυτούς ξεπέρασε γρήγορα την αντοχή σε δύο διαφορετικά στελέχη του E. coli.
«Αυτό αποτελεί το επόμενο βήμα στην πολυπλοκότητα που μπορεί να σχεδιαστεί από τη γενετική τεχνητή νοημοσύνη. Είναι η πρώτη φορά που η γενετική τεχνητή νοημοσύνη χρησιμοποιείται για τον σχεδιασμό ενός πλήρους γονιδιώματος, κάτι που μπορεί να αναπαράγεται και να έχει άλλες λειτουργίες μέσα στα κύτταρα… αυτό ήταν νέο πεδίο για εμάς», δήλωσε στο BBC ο Μπράιαν Χι.
Η τεχνολογία λειτουργεί με τρόπο παρόμοιο με τα μεγάλα γλωσσικά μοντέλα, όπως το ChatGPT, τα οποία προβλέπουν ακολουθίες κειμένου. Στην περίπτωση αυτή, τα μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης, γνωστά ως Evo1 και Evo2, προβλέπουν τη «γλώσσα» της ζωής και όχι λέξεις.
Τα μοντέλα εκπαιδεύτηκαν σε γενετικά δεδομένα από 2 εκατομμύρια βακτηριοφάγους. Ο γενετικός κώδικας για ιούς που μπορούν να μολύνουν φυτά, ανθρώπους ή άλλα ζώα αποκλείστηκε σκόπιμα από την εκπαίδευση της τεχνητής νοημοσύνης, προκειμένου να μειωθεί ο κίνδυνος σχεδιασμού επικίνδυνων ιών.
Ο Σάμουελ Κινγκ, διδακτορικός φοιτητής στο εργαστήριο, δήλωσε ότι συνειδητοποίησαν ότι οι βσκτηριοφάγοι δρούσαν τις πρώτες πρωινές ώρες. Τοποθετήθηκαν σε τρυβλία Πέτρι, πάνω στα οποία είχε αναπτυχθεί ένα στρώμα βακτηρίων και οι επιστήμονες περίμεναν να δουν σημάδια ότι οι νέοι τους ιοί απολάμβαναν το γεύμα τους.
«Αρχίσαμε να βλέπουμε αυτά τα διαυγή σημεία και ήταν πραγματικά εξαιρετικά συναρπαστικό», είπε ο Κινγκ. Όταν τα αποτελέσματα κοινοποιήθηκαν σε ολόκληρη την ομάδα, «η αίθουσα ξέσπασε αυθόρμητα σε χειροκροτήματα», είπε από την πλευρά του ο Χι.
Ανησυχία ότι η συγκεκριμένη τεχνολογία μπορεί να προκαλέσει ασθένειες
Η ανάπτυξη νέων βακτηριοφάγων θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέους τρόπους θεραπείας λοιμώξεων που έχουν αναπτύξει αντοχή στα αντιβιοτικά. Ωστόσο, αυτή η σημαντική ανακάλυψη υποδεικνύει επίσης την ικανότητα της τεχνητής νοημοσύνης να σχεδιάζει μια νέα βιολογία που ξεπερνά τα όρια του φυσικού κόσμου – αυτό που είναι γνωστό ως συνθετική βιολογία.
Ο Χι ανέφερε ότι αυτό έχει τη δυνατότητα να «βελτιώσει σημαντικά την ανθρώπινη υγεία» μέσω της ανάπτυξης νέων φαρμάκων και θεραπειών.
Σε ένα σχόλιο που συνοδεύει τη δημοσίευση στο περιοδικό Science, ο Δρ Τόμας Ίνγκλεσμπι και ο Δρ Μόριτζ Χάνκε από το Κέντρο για την Ασφάλεια της Υγείας του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς έγραψαν ότι τα ευρήματα εγείρουν «επείγοντα ζητήματα βιοασφάλειας και βιοπροστασίας».
«Αν και αυτό είναι ελπιδοφόρο για εφαρμογές στις βιοεπιστήμες, εγείρει επίσης επείγοντα ζητήματα βιοασφάλειας και βιοπροστασίας. Η δυνατότητα σύνθεσης ιικών γονιδιωμάτων με τη χρήση γενετικής τεχνητής νοημοσύνης υπάρχει πλέον, οι κανόνες για την ασφαλή καθοδήγησή της, όμως, δεν υπάρχουν», υπογράμμισαν.
Ανέφεραν ότι δεν είναι πλέον θέμα «αν θα υπάρξει ο γενετικός σχεδιασμός του ιικού γονιδιώματος», αλλά αν μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς «να προκαλέσει σοβαρή βλάβη».
Για παράδειγμα, ανέφεραν ότι οι νέοι ιοί με δυνατότητα να προκαλέσουν ασθένειες «δεν πρέπει να αποτελούν αντικείμενο έρευνας».
Οι ίδιοι οι ερευνητές έλαβαν μέτρα για τη μεγιστοποίηση της ασφάλειας. Εξαιρέσαν από τη βάση δεδομένων εκπαίδευσης τους ιούς που θα μπορούσαν να μολύνουν σύνθετους οργανισμούς, διεξήγαγαν την έρευνα σε βακτηριοφάγους αντί για ιούς που μολύνουν τον άνθρωπο, ενώ όλες οι εργασίες πραγματοποιήθηκαν σε ασφαλές εργαστήριο.
Τα γονιδιώματα των βακτηριοφάγων είναι μικροσκοπικά, αλλά οι Ίνγκλεσμπι και Χάνκε δήλωσαν ότι η εργασία απέδειξε, παρ’ όλα αυτά, ότι η γενετική τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να δημιουργήσει λειτουργικά ιικά γονιδιώματα. Δεν ήταν γνωστό αν η ίδια προσέγγιση θα μπορούσε να εφαρμοστεί και σε άλλους ιούς, αλλά δήλωσαν ότι δεν πρέπει να συνεχιστεί η έρευνα σε παθογόνα που θα μπορούσαν να μολύνουν ανθρώπους, ζώα ή φυτά.
«Τέτοια γονιδιώματα ενδέχεται να κωδικοποιούν νέα παθογόνα που… δεν μπορούν να περιοριστούν με τα υπάρχοντα αντίμετρα», έγραψαν.
Ο Χι υποστηρίζει ότι ακόμη και τα υπάρχοντα μέτρα ασφαλείας συμβάλλουν σε μεγάλο βαθμό στο να «διασφαλιστεί ότι η τεχνολογία χρησιμοποιείται για καλό σκοπό».
Ο Τομ Έλις, καθηγητής συνθετικής γονιδιωματικής μηχανικής στο Imperial College του Λονδίνου, δήλωσε ότι η έρευνα ήταν εντυπωσιακή, αλλά αποκάλυψε πόσο δύσκολη θα ήταν η δημιουργία πιο σύνθετων γονιδιωμάτων. «Αυτό είναι κυριολεκτικά το μικρότερο και ευκολότερο γονιδίωμα που μπορεί να δημιουργηθεί», είπε.
Μια τεχνητή νοημοσύνη που έχει εκπαιδευτεί στον γενετικό κώδικα επικίνδυνων μικροοργανισμών θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό πιο επιβλαβών ιών, ανέφερε ο Έλις, αλλά ο έλεγχος της πρόσβασης στα γενετικά δεδομένα και η επιβολή περιορισμών στη δημιουργία γονιδιωμάτων που φαίνονται επικίνδυνα θα βοηθούσαν. «Οι κυβερνήσεις εργάζονται ήδη σκληρά προς αυτή την κατεύθυνση», πρόσθεσε.
«Αλλά ειλικρινά», είπε, «η απειλή που ενέχει ο πλήρης σχεδιασμός και η σύνταξη ενός γονιδιώματος ιού ή βακτηρίου μέσω τεχνητής νοημοσύνης είναι πολύ υπερβολική, αν λάβουμε υπόψη ότι η απλή χρήση υφιστάμενων παθογόνων και η πραγματοποίηση αλλαγών που αυξάνουν τη λειτουργικότητά τους στα γονιδιώματά τους είναι πολύ πιο εύκολη και πολύ πιο πιθανό να αποτελέσει πραγματική παθογόνο απειλή».
Με πληροφορίες από BBC, Guardian
