Avansul, detaliat în revista Science, reprezintă prima dată când un design generativ a fost folosit pentru întregul genom al unui bacteriofag, un virus mic care poate infecta bacteriile.
Crearea sa, folosind un algoritm de IA cunoscut sub numele de model de limbaj de genom, are aplicații promițătoare în științele vieții, dar ridică și probleme de biosiguranță și biosecuritate.
„Abordarea noastră extinde ceea ce poate realiza genomica sintetică alături de metode precum evoluția direcționată și ingineria rațională, indică o cale pentru generarea terapiilor cu fagi adaptive și reziliente împotriva patogenilor care evoluează rapid și stabilește o bază pentru designul generativ al genomurilor mai mari și mai complexe”, a declarat Samuel King, un doctorand la Universitatea Stanford, și colegii săi.
Cu toate acestea, ei au adăugat: „Capacitatea de a genera noi genomi de fagi cu sisteme AI ridică, de asemenea, considerații importante de biosiguranță, bioconținere și biosecuritate care necesită discuții despre punctele forte și limitele guvernării, politicilor și strategiilor de reducere a abuzurilor.
„Grupurile care conduc viitoarele lucrări de proiectare a genomului complet ar trebui să consulte atât specialiști în siguranță, cât și în securitate pe tot parcursul ciclului de proiect.“
Asemenea modele de limbaj mari instruite pe texte ample, algoritmii de IA numiți modele de limbaj de genom sunt instruiți pe porțiuni vaste de ADN, implicate în milioane de genomi dintr-o varietate de forme de viață.
Prin aceasta, ei învață constrângerile evolutive care modelează secvențele de ADN în natură și arată promisiuni pentru proiectarea sistemelor biologice.
Cu toate acestea, abilitatea lor de a genera întregi genomi funcționale nu a fost testată până acum. King și echipa au decis să aplice tehnica la bacteriofagi, deoarece aceștia sunt deosebit de potriviți datorită dimensiunii lor relativ mici, fiind ușor de manipulat experimental și având aplicații largi în biologia moleculară, ingineria microbiană și terapie.
Echipa a ajustat modelele de limbaj de genom Evo 1 și 2 pe 14.266 de genomi din familia Microviridae a virușilor cu ADN de catenă simplă pentru a-i face pricepuți în generarea genomilor de bacteriofagi.
Folosind bacteriofagul natural ΦX174 ca șablon de proiectare și mai multe etape de filtrare computatională și experimentală, King și colegii săi au creat 16 bacteriofagi sintetici din aproape 300 de proiecte inițiale.
Aceste virusuri aveau genomi care se deosebeau semnificativ de orice genom natural și puteau infecta bacteriile Escherichia coli tulpina C.
Atunci când au fost folosite într-un „cocktail de fagi” combinați, acestea au reușit să depășească rezistența pe care aceste bacterii o au în mod normal împotriva bacteriofagilor ΦX174 de tip sălbatic.
Modelele de AI au luat în considerare constrângerile la nivel de genom în loc să simplifice doar genele. Unul dintre bacteriofagii proiectați, Evo-Φ36, purta o proteină trunchiată funcțională care nu a fost anterior.
Sursa articol https://insideprecisionmedicine.com
Senior Editor RevistaSanatatii.ro. Pasionat de lifespan, fan David Sinclair.
