Un piattino pieno di batteri morti di solito non è motivo di festa. Per Brian Hie, ricercatore della Stanford University, è stato un evento rivoluzionario nella sua missione di creare vita sintetica. Il responsabile della morte dei batteri era un virus noto come batteriofago, che infetta e distrugge i batteri, ma lascia indenni le cellule umane. In un mondo in cui la resistenza agli antibiotici è una sfida crescente, i batteriofagi rappresentano una potenziale arma per combattere infezioni batteriche pericolose. Ciò che rende questo virus innovativo è che la sua intera struttura genomica è stata progettata da un’intelligenza artificiale simile a ChatGPT, marcando un passo avanti verso forme di vita realizzate dall’intelligenza artificiale.

Batteriofagi e il loro potenziale nel combattimento delle infezioni

I batteriofagi, virus che attaccano esclusivamente i batteri, sono considerati promettenti nei trattamenti contro le infezioni resistenti agli antibiotici. È la loro capacità di evolversi nel tempo e di eliminare i batteri che li rende potenti strumenti nella lotta contro l’emergente minaccia della resistenza antimicrobica.

Intelligenza artificiale e la creazione di vita artificiale

La sfida di progettare un genoma sintetico funzionale è ardua. La complessità della vita si basa su quattro molecole, identificate dalle lettere A, T, C, e G, che, raggruppate in triplette, codificano per amminoacidi e proteine. Biologi sintetici hanno a lungo modificato questo codice per inserire geni benefici o eliminare quelli nocivi.

Oggi, l’intelligenza artificiale sta rivoluzionando il panorama. Algoritmi avanzati sono in grado di progettare sequenze di DNA, strutture proteiche e complessi molecolari complessi da zero. Costruire un genoma funzionale richiede che queste sequenze lavorino insieme in modo armonico per garantire il supporto vitale.

Il processo di creazione

Il recente studio della Stanford ha impiegato due modelli di intelligenza artificiale, Evo 1 ed Evo 2, sviluppati dall’Arc Institute. Addestrati su circa 128.000 genomi, questi modelli hanno elaborato dati imponenti, un totale di 9,3 trilioni di lettere di DNA, diventando i modelli di AI più grandi nel campo della biologia fino ad oggi.

Miglioramenti nel campo della terapia fagica

Il team si è concentrato su un virus con un genoma piccolo chiamato phiX174, composto da una singola catena di DNA con 11 geni. Questo virus, pur avendo un genoma relativamente semplice, ha un ricco passato nella biologia sintetica, essendo uno dei modelli preferiti per gli esperimenti di sequenziamento e sintesi in laboratorio. Dopo la generazione di migliaia di genomi da parte dei modelli AI, 16 candidati sono stati identificati per la loro capacità di infettare e distruggere batteri come E. Coli. In aggiunta, sorprendentemente, alcuni di questi virus erano anche capaci di infettare altri ceppi di batteri, dimostrando un potenziale adattativo non previsto.

Prospettive e precauzioni

L’uso dell’AI per progettare la vita sintetica apre nuove possibilità nella medicina e nella biotecnologia, ma non senza preoccupazioni legate alla biosicurezza. Il team di Stanford ha affrontato queste preoccupazioni escludendo nei loro esperimenti qualsiasi dato di virus che infettano organismi eucarioti, assicurandosi che i modelli non acquisiscano capacità che potrebbero risultare dannose per l’uomo. Il MIT Technology Review ha riportato che anche esperti del settore, come J. Craig Venter, avvertono della necessità di cautela soprattutto per le potenziali applicazioni di miglioramento virale.

Mentre le applicazioni di batteriofagi progettati dall’intelligenza artificiale sono ancora agli inizi, lasciano intravedere un futuro in cui la scienza potrebbe avere gli strumenti per contrastare le sfide globali delle infezioni resistenti e offrire nuove prospettive di ricerca e sviluppo medico.