طراحی ویروس با هوش مصنوعی؛ وقتی هوش مصنوعی شروع به نوشتن DNA میکند
طراحی ویروس با هوش مصنوعی وارد مرحله تازهای شده است؛ مرحلهای که در آن هوش مصنوعی دیگر فقط به تحلیل اطلاعات ژنتیکی موجود نمیپردازد، بلکه میتواند نسخههای جدیدی از آن را طراحی کند. در یک مطالعه جدید، پژوهشگران از هوش مصنوعی برای ساخت صدها ژنوم جدید از یک ویروس باکتریخوار استفاده کردند و برخی از این طراحیها توانستند در آزمایشگاه فعال شوند و باکتریها را آلوده کنند. این پژوهش گامی مهم در حوزهای به نام زیستشناسی مولد محسوب میشود؛ حوزهای که هدف آن استفاده از هوش مصنوعی برای طراحی مولکولها و ساختارهای زیستی جدید است.
طراحی ویروس با هوش مصنوعی؛ هوش مصنوعی چگونه یک ویروس جدید طراحی کرد؟
ویروسهایی که در این مطالعه بررسی شدند، باکتریوفاژها (Phages) بودند؛ ویروسهایی که به جای انسان یا حیوانات، باکتریها را آلوده میکنند. این ویروسها در طبیعت بسیار فراوان هستند و میلیاردها سال است که در کنار باکتریها تکامل یافتهاند.
پژوهشگران از دو مدل هوش مصنوعی به نامهای Evo 1 و Evo 2 استفاده کردند. عملکرد این مدلها شبیه مدلهای زبانی مانند ChatGPT است، با این تفاوت که به جای یادگیری الگوهای موجود در متن، الگوهای موجود در توالیهای DNA را بررسی میکنند.
هوش مصنوعی با بررسی بیش از دو میلیون ژنوم باکتریوفاژ، الگوهای ژنتیکی آنها را یاد گرفت و سپس نسخههای جدیدی از یک ویروس ساده و شناختهشده به نام ΦX174 طراحی کرد.
طراحی ویروس با هوش مصنوعی؛ از ۲۸۵ طراحی هوش مصنوعی، ۱۶ ویروس فعال ساخته شد
پس از طراحی ژنومهای جدید، دانشمندان DNA آنها را در آزمایشگاه ساختند و وارد باکتری E. coli کردند تا ببینند آیا این دستورهای ژنتیکی میتوانند یک ویروس واقعی ایجاد کنند یا خیر.
نتایج نشان داد از میان ۲۸۵ ژنوم طراحیشده توسط هوش مصنوعی، ۱۶ مورد توانستند ویروسهای فعال تولید کنند؛ یعنی ویروسهایی که قادر بودند باکتریها را آلوده کرده و تکثیر شوند.
این نتیجه نشان میدهد هوش مصنوعی میتواند فراتر از تحلیل اطلاعات زیستی عمل کند و در طراحی ساختارهای ژنتیکی جدید نیز نقش داشته باشد.
با این حال، پژوهشگران تأکید میکنند که هوش مصنوعی یک ویروس را کاملاً از «هیچ» خلق نکرده است. این سیستم از الگوهای موجود در طبیعت استفاده کرده و ترکیبهای جدیدی از اطلاعات ژنتیکی شناختهشده ساخته است.
نقش طراحی ویروس با هوش مصنوعی در مقابله با مقاومت آنتیبیوتیکی
یکی از مهمترین کاربردهای احتمالی این فناوری، مقابله با مشکل رو به رشد مقاومت باکتریها به آنتیبیوتیکها است.
برخی باکتریها به داروهای موجود مقاوم شدهاند و درمان عفونتهای ناشی از آنها دشوارتر شده است. باکتریوفاژها به دلیل توانایی طبیعی در هدف قرار دادن و نابود کردن باکتریها، سالهاست به عنوان یک گزینه درمانی مورد بررسی قرار گرفتهاند.
پژوهشگران امیدوارند در آینده طراحی ویروس با هوش مصنوعی بتواند به یافتن سریعتر فاژهایی کمک کند که برای مقابله با باکتریهای مقاوم مناسب هستند.
در این مطالعه نیز دانشمندان بررسی کردند که آیا فاژهای ایجادشده میتوانند روی نوعی از باکتریهای مقاوم به فاژ اصلی اثر بگذارند. پس از چند مرحله آزمایش، نمونههایی به وجود آمدند که توانایی آلوده کردن باکتریهای مقاوم را داشتند.
طراحی ویروس با هوش مصنوعی؛ چرا هنوز فاصله زیادی تا درمانهای پزشکی وجود دارد؟
با وجود اهمیت این دستاورد، پژوهشگران هشدار میدهند که این فناوری هنوز آماده استفاده مستقیم در درمان انسان نیست.
ویروسی که در این مطالعه استفاده شد، ساختاری نسبتاً ساده داشت. بسیاری از فاژهایی که ممکن است برای درمان عفونتهای انسانی مفید باشند، ژنومهای بسیار بزرگتر و پیچیدهتری دارند که دانشمندان هنوز بسیاری از عملکردهای آنها را به طور کامل نمیشناسند.
برای تبدیل این فناوری به یک روش درمانی، آزمایشهای گستردهای لازم است تا ایمنی و اثربخشی آن بررسی شود. همچنین مسائل مربوط به تولید دارویی، قوانین پزشکی و نظارتهای زیستی باید مورد توجه قرار گیرند.
طراحی ویروس با هوش مصنوعی و چالشهای ایمنی زیستی
این پژوهش به معنای توانایی ساخت ویروسهای خطرناک انسانی توسط هوش مصنوعی نیست. ویروسهای مورد مطالعه فقط باکتریها را آلوده میکنند و هیچ نشانهای وجود ندارد که این فناوری بتواند به سادگی ویروسهای بیماریزای انسانی تولید کند.
با این حال، این دستاورد نشان میدهد که هوش مصنوعی در حال حرکت از مرحله «خواندن» اطلاعات زیستی به سمت «تولید» اطلاعات جدید است. به همین دلیل، دانشمندان تأکید میکنند همزمان با پیشرفت این فناوری باید قوانین و چارچوبهای ایمنی زیستی نیز توسعه پیدا کنند.
آینده زیستشناسی با کمک هوش مصنوعی
پژوهشگران اکنون پرسشهای بزرگتری را دنبال میکنند: آیا هوش مصنوعی میتواند ویروسهای پیچیدهتر طراحی کند؟ آیا میتواند به درمان عفونتهای مقاوم کمک کند؟ و چگونه میتوان از این فناوری به شکلی ایمن استفاده کرد؟
به گفته دانشمندان، این مطالعه بیشتر از آنکه آغاز یک درمان جدید باشد، یک اثبات امکانپذیری است؛ نشانهای که نشان میدهد هوش مصنوعی میتواند در آینده به یکی از ابزارهای مهم برای طراحی و مطالعه سامانههای زیستی تبدیل شود.
منبع
بیشتر بخوانید…
