پژوهشگران دانشگاه استنفورد و مؤسسه آرک (Arc Institute) موفق شدند برای نخستین بار با استفاده از هوش مصنوعی مولد، ژنوم کامل ویروسهایی را طراحی کنند که در آزمایشگاه عملکرد دارند، تکثیر میشوند و باکتریها را از بین میبرند. این دستاورد که در نشریه علمی Science منتشر شده، نقطه عطفی در زیستشناسی مصنوعی محسوب میشود و نشان میدهد هوش مصنوعی اکنون میتواند اشکال جدیدی از حیات را فراتر از طبیعت خلق کند.
هوش مصنوعی چگونه ویروس جدید طراحی کرد؟
تیم تحقیقاتی به رهبری برایان های (Brian Hie) و ساموئل کینگ (Samuel King) از مدلهای زبانی ژنوم به نام Evo 1 و Evo 2 استفاده کردند. این مدلها مشابه ChatGPT عمل میکنند، اما بهجای پیشبینی کلمات، توالیهای DNA (زبان حیات) را تولید میکنند.
مدلها روی میلیونها ژنوم طبیعی آموزش دیده بودند. سپس برای طراحی باکتریوفاژها (ویروسهایی که فقط باکتریها را آلوده میکنند) بهینه شدند. پژوهشگران از باکتریوفاژ معروف ΦX174 (با حدود ۵۴۰۰ جفتباز) بهعنوان الگو استفاده کردند.
از میان صدها طرح پیشنهادی، حدود ۳۰۲ ژنوم در آزمایشگاه سنتز شد و در نهایت ۱۶ ویروس توانستند با موفقیت باکتری اشریشیا کولی را نابود کنند. برخی از این ویروسها حتی سریعتر و مؤثرتر از نسخه طبیعی عمل کردند و یک کوکتل از آنها سویههای مقاوم را شکست داد.
مدلهای Evo 1 و Evo 2 چه هستند و چطور کار میکنند؟
Evo 1 و Evo 2 مدلهای زبانی تخصصی هستند که روی میلیاردها جفتباز DNA آموزش دیدهاند. آنها اصول طراحی فرگشتی را یاد گرفتهاند و میتوانند ژنومهایی با معماری ژنتیکی واقعی و ویژگیهای مطلوب (مثل میزبان خاص) تولید کنند. این مدلها برای اولین بار نشان دادند که هوش مصنوعی قادر به طراحی کامل یک ژنوم قابلتکثیر است، نه فقط پروتئین یا قطعه ژنتیکی کوچک.
آیا این ویروسها برای انسان خطرناک هستند؟
خیر. این ویروسها فقط باکتریها را آلوده میکنند و هیچ تهدیدی برای انسان یا موجودات پیچیده ندارند. پژوهشگران دادههای مربوط به ویروسهای بیماریزای انسانی را از مجموعه آموزشی حذف کردند و تمام آزمایشها در آزمایشگاههای با استاندارد ایمنی بالا انجام شد. با این حال، کارشناسان هشدار دادهاند که همین فناوری در صورت سوءاستفاده میتواند خطرناک باشد.
کاربرد درمانی باکتریوفاژهای طراحیشده با هوش مصنوعی چیست؟
یکی از مهمترین کاربردهای این فناوری، توسعه فاژتراپی برای مقابله با عفونتهای باکتریایی مقاوم به آنتیبیوتیک است. هر سال صدها هزار نفر در جهان بر اثر باکتریهای مقاوم جان خود را از دست میدهند. طراحی فاژهای جدید و متنوع با هوش مصنوعی میتواند سرعت ساخت درمانهای شخصیسازیشده را افزایش دهد و حتی سویههای مقاوم را شکست دهد.
خطرات ایمنی زیستی طراحی ویروس با AI چیست؟
کارشناسان مرکز امنیت سلامت دانشگاه جانز هاپکینز هشدار دادهاند که این دستاورد «پرسشهای فوری درباره ایمنی زیستی و امنیت زیستی» ایجاد میکند. نگرانی اصلی این است که فناوری مشابه در آینده برای طراحی عوامل بیماریزای جدید مورد سوءاستفاده قرار گیرد. پژوهشگران استنفورد تأکید کردهاند که طراحی ویروسهای بیماریزای انسانی نباید دنبال شود و تدابیر ایمنی سختگیرانهای را اعمال کردهاند.
آینده طراحی ژنوم کامل با هوش مصنوعی چگونه خواهد بود؟
این موفقیت پایهای برای طراحی سیستمهای زیستی در مقیاس ژنوم فراهم کرده است. در آینده ممکن است بتوان از رویکردهای مشابه برای خلق آنزیمهای درمانی، آنتیبادیهای جدید یا حتی موجودات سادهتر استفاده کرد. با این حال، توسعه قوانین نظارتی بینالمللی، شفافیت پژوهشها و همکاری جهانی برای جلوگیری از سوءاستفاده ضروری است.