Tekoäly oppi kirjoittamaan toimivaa virusta
Stanfordin ja Arc Instituten tutkijat raportoivat Naturessa, että heidän Evo 2 -genomimallinsa pystyi suunnittelemaan kokonaisia bakteriofagigenomeja, joista osa toimi laboratoriossa. Tutkijat tuottivat tietokoneella 285 erilaista virusgenomia, syntetisoivat ne ja katsoivat, kuinka moni niistä lähti elämään. Vastaus oli 16.
Onnistumisprosentti, vajaat kuusi, ei kuulosta korkealta. Mittakaavassa luku on poikkeuksellinen. Yksikään aiempi tekoälymalli ei ollut tuottanut toimivaa kokonaista organismia tyhjästä. Bakteriofagit ovat pieniä, vain noin 11 geenin kokoisia, mutta täysiverisiä eliöitä siinä mielessä, että ne tarttuvat bakteeriin, monistavat itsensä ja tappavat isäntänsä.
ΦX174 oli pohja, Evo-Φ69 vei kärjen
Mallina käytettiin virusta nimeltä ΦX174, joka on ollut molekyylibiologian peruskaluja 1960-luvulta saakka. Se tartuttaa Escherichia coli -bakteeria, ja sen genomi tunnetaan emäs emäkseltä. Evo 2:lle annettiin opetusmateriaaliksi tuhansia samankaltaisia fagigenomeja, minkä jälkeen sen tehtäväksi tuli keksiä uusia variantteja saman rakenteen ympärille.
Useampi tekoälyn suunnittelema variantti voitti luonnollisen ΦX174:n suorassa kilpailussa. Ne tarttuivat E. coliin nopeammin ja monistuivat tehokkaammin. Paras kilpailija, Evo-Φ69, kasvoi koeasetelmassa 65-kertaiseksi alkutasoonsa nähden samalla kun villi ΦX174 jäi taka-alalle. Erikoisin yksittäinen löytö oli Evo-Φ36, jonka genomiin malli oli vaihtanut geenin kaukaisesta G4-fagista. Tällainen vaihdos rikkoo viruksen yleensä, mutta Evo 2 oli kirjoittanut muun genomin ympärille tukemaan sitä.
“Jos haluamme rakentaa monimutkaisempia toimintoja, meidän on irrottauduttava yksittäisten geenien tasolta ja suunniteltava kokonaisia genomeja.”
Antibioottiresistenssi on lähtökulma, ei sivujuoni
Maailman terveysjärjestön arvion mukaan antibiooteille vastustuskykyiset bakteerit aiheuttavat vuosittain yli miljoona kuolemaa. Bakteriofagit ovat olleet vuosikymmeniä yksi tutkituimmista vaihtoehdoista, mutta pulma on aina sama: jokainen luonnonfagi on viritetty pieneen joukkoon bakteerikantoja, ja kun bakteeri kehittää resistenssin, fagi muuttuu hyödyttömäksi.
Arc Instituten ryhmä testasi suunnittelemiaan fageja seoksena kolmessa E. coli -kannassa, jotka olivat jo oppineet torjumaan villin ΦX174:n. Sekoitus läpäisi resistenssin nopeasti. Se tarkoittaa käytännössä, että uusia fageja voi suunnitella tiettyä infektiota vastaan ja päivittää variantteja samalla nopeudella kuin bakteerit oppivat väistämään niitä. Antibioottikehitys ei ole pysynyt resistenssikehityksen tahdissa vuosikymmeniin, ja siihen aukkoon tekoälyn tuottamat fagit asettuvat.
