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Evo: l’AI progetta 16 batteriofagi vitali capaci di uccidere E. coli
Sedici genomi virali progettati con l’intelligenza artificiale hanno prodotto batteriofagi vitali, capaci di replicarsi in ceppi di Escherichia coli e provocarne la lisi. Il risultato arriva dal lavoro di Samuel H. King, Claudia L. Driscoll, David B. Li, Brian L. Hie e degli altri ricercatori di Stanford University e Arc Institute. Lo studio, intitolato Generative design of bacteriophages with genome language models, è stato pubblicato su Science e costituisce una prova sperimentale della generazione di interi genomi fagici tramite modelli di AI.
Il sistema impiegato non è ChatGPT né un modello addestrato sul linguaggio comune. Evo 1 ed Evo 2 appartengono a una famiglia di modelli fondamentali che lavora direttamente sulle sequenze genomiche. Evo 1 era stato addestrato su circa 2,7 milioni di genomi procariotici e fagici; per questo esperimento, entrambi i modelli sono stati adattati alla generazione di genomi appartenenti alla famiglia Microviridae.
Come riferimento è stato scelto ΦX174, un piccolo batteriofago litico che infetta E. coli, utilizzato da decenni come organismo modello e noto per essere stato il primo genoma basato su DNA sequenziato integralmente. I ricercatori hanno selezionato 302 progetti prodotti dall’AI e ne hanno assemblati sperimentalmente 285. Tra questi, 16 hanno generato particelle virali funzionali: una quota limitata, ma sufficiente a dimostrare che i modelli possono produrre genomi completi biologicamente attivi.
I test non si sono fermati alla verifica della vitalità. Diversi fagi sintetici hanno mostrato una fitness competitiva o una velocità di lisi superiore a ΦX174. Un cocktail formato dai virus generati ha inoltre superato rapidamente la resistenza al fago naturale in tre ceppi di E. coli, offrendo una prima indicazione sperimentale per un’eventuale applicazione nella terapia fagica contro batteri resistenti agli antimicrobici.
La microscopia crioelettronica ha fornito un ulteriore riscontro sulla capacità dei genomi generati di produrre strutture funzionanti. In uno dei fagi, gli autori hanno osservato l’impiego efficace di una proteina responsabile dell’impacchettamento del DNA che risultava evolutivamente distante da quella del virus di riferimento. Il modello ha quindi combinato elementi genetici differenti mantenendo una funzione essenziale per la formazione della particella virale.
I batteriofagi infettano batteri e non devono essere confusi con virus progettati per colpire gli esseri umani. La possibilità di generare artificialmente genomi virali completi conserva però una natura dual-use: gli stessi strumenti possono sostenere la ricerca terapeutica e introdurre rischi che richiedono controlli sulla sintesi del DNA e valutazioni di biosicurezza. Il lavoro amplia così quanto già emerso sulla capacità dell’AI di progettare virus capaci di autoreplicarsi, mantenendo il risultato nel perimetro di una prova di principio condotta su batteriofagi ed E. coli.
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