هوش مصنوعی ژنوم ویروس نوشت

پژوهشگران دانشگاه استنفورد با کمک هوش مصنوعی موفق به طراحی و ساخت ژنوم‌های کامل ویروسی شدند که قادرند گونه‌های مقاوم اشریشیا کلی (E. coli) را هدف قرار داده و نابود کنند.

کد خبر: ۱۳۲۹۵۹۲

تاریخ: ۲۹ شهريور ۱۴۰۴ - ۱۲:۱۰

به گزارش سرویس علم و فناوری تابناک، برای نخستین بار، دانشمندان توانستند با استفاده از هوش مصنوعی، ژنوم‌هایی در مقیاس کامل و عملکردی طراحی کنند که قابلیت تولید باکتریوفاژهایی (ویروس‌های باکتری‌خوار) را دارند. این باکتریوفاژها موفق به شکار و نابودی سویه‌های مقاوم اشرشیا کلی شدند که از چالش‌های جدی بهداشتی به‌شمار می‌رود.

مطالعه‌ای که به‌تازگی توسط تیمی به رهبری برایان هی و ساموئل کینگ در دانشگاه استنفورد انجام شده، بر روی سرور علمی bioRxiv منتشر شده و هنوز مورد داوری همتا قرار نگرفته است، اما نشان می‌دهد که هوش مصنوعی می‌تواند ابزاری قدرتمند در طراحی درمان‌های زیستی آینده باشد.

هوش مصنوعی و طراحی ویروس‌های هدفمند

در این پژوهش، مدل‌های هوش مصنوعی به‌نام Evo 1 و Evo 2 برای تحلیل و تولید توالی‌های DNA، RNA و پروتئین به‌کار گرفته شدند. هدف، طراحی ژنوم‌هایی شبیه به ویروس ساده ΦX174 بود؛ ویروسی با ۵۳۸۶ نوکلئوتید که تمام اطلاعات ژنتیکی لازم برای آلوده‌سازی و همانندسازی درون میزبان را داراست.

پژوهشگران با بهره‌گیری از یادگیری نظارت‌شده، این مدل‌ها را به‌گونه‌ای آموزش دادند تا ویروس‌هایی با توانایی هدف‌گیری سویه‌های مقاوم اشرشیا کلی تولید کنند. از میان هزاران ژنوم تولیدشده، ۳۰۲ مورد انتخاب و سنتز شد و نهایتاً ۱۶ باکتریوفاژ توانایی واقعی در آلوده‌سازی و از بین بردن این باکتری‌ها را از خود نشان دادند — عملکردی که ویروس اصلی ΦX174 فاقد آن بود.

ساموئل کینگ می‌گوید: «نتایج ما حیرت‌انگیز بود؛ نه‌تنها ژنوم‌ها توسط هوش مصنوعی طراحی شدند، بلکه در آزمایشگاه نیز عملکرد موفقی داشتند. این یعنی ما می‌توانیم با استفاده از AI درمان‌هایی طراحی کنیم که طبیعت به آن‌ها دست نیافته است.»

این پروژه، علاوه بر دستاوردهای علمی، نگرانی‌هایی درباره ایمنی زیستی و خطرات بالقوه استفاده نادرست از هوش مصنوعی در طراحی ویروس‌ها را نیز به همراه داشته است. با این حال، پژوهشگران تأکید می‌کنند که هیچ داده‌ای از ویروس‌های انسانی یا یوکاریوتی در مدل‌ها استفاده نشده و هدف صرفاً توسعه درمان‌هایی برای باکتری‌های مقاوم بوده است.

کرستن گوپفریش، زیست‌شناس سنتزی دانشگاه هایدلبرگ، با اشاره به معضل «استفاده دوگانه» گفت: «این نگرانی تنها مربوط به هوش مصنوعی نیست؛ زیست‌شناسی از دیرباز با این چالش مواجه بوده است. آنچه مهم است، چارچوب‌های اخلاقی و نظارتی مناسب است.»

نگاه به آینده: طراحی حیات توسط ماشین؟

برایان هی، یکی از نویسندگان اصلی، معتقد است که این گام اولیه‌ای است به سوی تولید حیات مصنوعی توسط ماشین‌ها. هرچند همکارش تأکید دارد که هنوز مسیر طولانی تا طراحی موجود زنده کامل باقی‌ست، اما دستاورد فعلی نشان می‌دهد که هوش مصنوعی می‌تواند به ساخت سیستم‌های زیستی بسیار پیچیده کمک کند.

این پروژه به عنوان یک الگوی اولیه، راه را برای ساخت ابزارهای درمانی پیشرفته هموار می‌کند. به‌ویژه در عصری که مقاومت باکتریایی به داروها تهدیدی فزاینده است، استفاده از هوش مصنوعی برای ساخت باکتریوفاژهای اختصاصی می‌تواند آینده پزشکی را متحول کند.