Künstliche Intelligenz erschafft neuartige lebensfähige Viren, die in der Natur nicht vorkommen

Forscher des Arc Institute im US-amerikanischen Palo Alto haben erstmals mithilfe künstlicher Intelligenz vollständig lebensfähige Bakteriophagen erzeugt, die in der Natur nicht vorkommen – Viren, die Bakterien als Wirte zerstören. Das in Science veröffentlichte wissenschaftliche Experiment könnte einen bedeutenden Durchbruch in der Nanotechnologie und Biomedizin markieren, löste unter Experten jedoch auch erhebliche Sicherheitsbedenken aus. Dies meldet Ixbt.com .

Laut ixbt.com trainierten die Wissenschaftler ein spezielles Genom-Sprachmodell namens Evo anhand von Millionen DNA-Sequenzen aus allen Domänen des Lebens, um neue Genome zu erzeugen. Das auf den Prinzipien großer Sprachmodelle für Texte basierende System erkannte die evolutionären Einschränkungen, denen natürliche Genome unterliegen, und ermöglichte den Entwurf völlig neuer Varianten. Als wichtigste Vorlage diente im Rahmen der Studie der für Menschen harmlose Bakteriophage Phi X-174, der Escherichia coli infiziert.

Hunderttausende von der künstlichen Intelligenz erzeugte Genome

Wie The New York Times berichtet, erzeugte das Evo-Modell während der Tests 700.000 potenzielle Genomsequenzen. Anschließend wählten die Forscher die 300 vielversprechendsten Kandidaten aus, synthetisierten sie im Labor und brachten sie in Bakterien ein. Daraus entstanden reife Viruspartikel; bei 16 Phagen wurde nachgewiesen, dass sie vollständig lebensfähig und aktiv waren.

Die synthetisierten Phagen unterschieden sich strukturell deutlich von ihren natürlichen Gegenstücken. Sie enthielten völlig neue Mutationen, ungewöhnliche Gene und regulatorische Elemente und waren zudem unterschiedlich lang. Einer der Phagen nutzte beispielsweise in seinem Kapsid, der Proteinhülle, ein DNA-Verpackungsprotein, das zu einem evolutionär sehr weit entfernten anderen Virus gehörte.

Kampf gegen antibiotikaresistente Bakterien

Labortests zeigten, dass die von der künstlichen Intelligenz erzeugten Phagen eine unterschiedlich starke Infektionsaktivität besaßen und sogar E.-coli-Stämme infizieren konnten, die eine Resistenz gegen den natürlichen Phi-X-174-Phagen entwickelt hatten. Eine Mischung mehrerer erzeugter Phagen bekämpfte resistente Bakterien sehr schnell, während eine Mischung natürlicher Phagen wirkungslos blieb. Dies deutet darauf hin, dass die Methode ein wichtiger Schritt zur Entwicklung einer wirksamen Phagentherapie gegen antibiotikaresistente Bakterien sein könnte.

Biosicherheit und regulatorische Herausforderungen

Die rasante Entwicklung der Technologie löst bei Experten jedoch berechtigte Bedenken aus. In einem gemeinsam verfassten Artikel in Science stellten Tom Inglesby, Professor am Johns Hopkins Center for Health Security, und Dr. Moritz Hanke fest, dass die Möglichkeit zur Synthese von Virusgenomen mithilfe generativer künstlicher Intelligenz früher entstanden sei als Systeme zu ihrer Kontrolle. Ihrer Ansicht nach gibt es bislang keine Mechanismen, um die Technologie sicher zu steuern.

Obwohl die US National Institutes of Health (NIH) neue Regeln eingeführt haben, die Experimente zur Erhöhung des Risikos biologischer Agenzien verbieten, erstrecken sich die Einschränkungen nicht auf die computergestützte Forschung. Das Dokument erlaubt die Modellierung neuer biologischer Formen, sofern sie nicht auf bestehenden gefährlichen Krankheitserregern wie dem Pockenvirus beruhen. Daher bleibt die Entwicklung von Genomgeneratoren mithilfe künstlicher Intelligenz derzeit außerhalb der direkten staatlichen Regulierung.