Amerikaanse wetenschappers hebben voor het eerst met behulp van generatieve kunstmatige intelligentie (AI) virussen ontworpen die niet in de natuur voorkomen. De onderzoekers maakten bijna 300 genetische ontwerpen en wisten daaruit 16 kunstmatig ontworpen bacteriofagen te ontwikkelen die in laboratoriumtests effectiever bleken in het doden van de E. coli-bacterie dan natuurlijk voorkomende virussen.
De resultaten van het onderzoek werden donderdag gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science. De onderzoekers van Stanford University en het Arc Institute in Californië gebruikten twee zogenoemde genoomtaalmodellen, Evo 1 en Evo 2, om volledige genomen van bacteriofagen te ontwerpen.
Bacteriofagen zijn virussen die bacteriën infecteren en zich daarin kunnen vermenigvuldigen. Anders dan gewone taalmodellen, die bijvoorbeeld tekst voorspellen, zijn de gebruikte modellen getraind om genetische sequenties te voorspellen.
Voor de training werden miljoenen natuurlijke genomen gebruikt van virussen, bacteriën en complexere organismen, waaronder planten en dieren. Op basis daarvan konden de modellen nieuwe genetische sequenties voorstellen.
De onderzoekers lieten vervolgens bijna 300 van de ontworpen genomen chemisch synthetiseren en testten deze onder laboratoriumomstandigheden. Uiteindelijk leverde dat 16 kunstmatig ontworpen bacteriofagen op, met uiteenlopende genetische sequenties, structuren en eigenschappen.
Bij proeven met E. coli bleken de kunstmatig ontworpen virussen beter in staat de bacteriën te doden dan natuurlijk voorkomende virussen die als vergelijking werden gebruikt.
Generatieve AI
Volgens de onderzoekers laat het resultaat zien dat generatieve AI nieuwe mogelijkheden biedt binnen synthetische genomica. Zij stellen dat de methode naast bestaande technieken, zoals gerichte evolutie en doelgerichte genetische ontwikkeling, kan worden gebruikt.
Een mogelijke toekomstige toepassing die de onderzoekers noemen, is het ontwikkelen van bacteriofaagbehandelingen tegen ziekteverwekkers die zich snel aanpassen. Het onderzoek vormt volgens hen daarnaast een eerste stap richting het ontwerpen van grotere en complexere genomen.
De wetenschappers benadrukken daarmee vooral het technologische potentieel van de methode. De huidige resultaten zijn afkomstig uit laboratoriumonderzoek; het onderzoek betekent niet dat dergelijke door AI ontworpen virussen al als behandeling voor patiënten beschikbaar zijn.
AA