Evo 2: ה-AI שמתכנן נגיפים להילחם בעמידות לאנטיביוטיקה
חוקרים מסטנפורד ומכון Arc השתמשו במודל AI בשם Evo 2 כדי לתכנן 16 נגיפים חדשים שמחסלים חיידקי E. coli. המחקר מציע כלי מבטיח למלחמה בעמידות לאנטיביוטיקה, אך מעלה גם חששות בטיחותיים בשל היותו של המודל בקוד פתוח.
במקום שבו בינה מלאכותית כותבת קוד או מציירת תמונות, חוקרים מסטנפורד ומכון Arc לקחו את זה צעד קדימה – הם תכננו נגיפים חיים. בשבוע שעבר פורסם בכתב העת Science מחקר פורץ דרך שבו מודל AI בשם Evo 2 הצליח לתכנן גנומים שלמים של בקטריופאג'ים, נגיפים שמחסלים חיידקים. מתוך אלפי תכנונים, 16 נגיפים חדשים הופעלו במעבדה והוכיחו שהם יכולים להדביק ולהרוג חיידקי E. coli.
מה בעצם קרה כאן?
הצוות, בראשות בריאן היי (Brian Hie), פרופסור להנדסה כימית בסטנפורד, השתמש ב-Evo 2 – מודל AI מתקדם שפותח על ידי מכון Arc בשיתוף עם סטנפורד ו-NVIDIA. המודל אומן על כמויות עצומות של מידע גנומי, טריליוני בסיסי DNA מיצורים שונים, מה שמאפשר לו לזהות דפוסים ברצפי DNA וליצור חדשים. בדומה למודלי שפה כמו ChatGPT שיוצרים טקסט, Evo 2 עובד עם שפת ה-DNA: הוא מקבל רצף גנטי ומצליח "לחזות" מה אמור לבוא אחריו, וכך ליצור רצפים חדשים.
במחקר הנוכחי, החוקרים נתנו למודל משימה מאתגרת: לתכנן גנום שלם של בקטריופאג' שיכול להדביק E. coli. הם לקחו את הנגיף הטבעי ΦX174 כנקודת מוצא, אבל ביקשו מה-AI ליצור עיצובים חדשים לחלוטין – לא רק תיקונים קטנים. Evo 2 הפיק אלפי גנומים אפשריים. החוקרים צמצמו אותם, סינתזו 285 מהם במעבדה ובדקו אותם. התוצאה: 16 נגיפים תקינים ויעילים, שונים מבחינה גנטית מהנגיף המקורי.
למה זה חשוב לנו?
עמידות לאנטיביוטיקה היא משבר בריאותי עולמי. חיידקים כמו E. coli מפתחים עמידות לתרופות, וזיהומים שפעם היו פשוטים עלולים להפוך קטלניים. בקטריופאג'ים – נגיפים שתוקפים רק חיידקים – הם כלי מבטיח למלחמה בתופעה. היתרון: אפשר ליצור "קוקטייל" של מספר פאג'ים, מה שמקשה על החיידקים לפתח עמידות. כפי שהיי הסביר: "אם חיידק מפתח עמידות לפאג' בודד — זה סוף המשחק. אבל עם תערובת של פאג'ים השונים זה מזה מבחינה גנטית, קשה יותר לפתח עמידות לכל הקוקטייל."
בישראל, הבעיה מוכרת היטב. מחקר משותף של משרד הבריאות ואוניברסיטת תל אביב מ-2021 הצביע על נטל "גבוה במיוחד" מזיהומי E. coli עמידים על מערכת הבריאות. פרופ' רן ניר פז, מומחה למחלות זיהומיות בבית החולים הדסה והמוביל הקליני של המרכז הישראלי לטיפול בפאג'ים, מסביר את הפריצה: "כמו שיש קלוד וג'מיני שמייצרים טקסט, פה פיתחו מודלים שמשתמשים בשפת ה-DNA. המאמר הזה מראה שניתן לייצר וירוסים שלמים שלא קיימים בטבע."
אז מה לגבי הסיכונים?
Evo 2 הוא מודל קוד פתוח, כלומר כל אחד יכול להוריד אותו ולתכנן גנומים. זה מעלה חשש מהשימוש לרעה, למשל ביצירת נגיפים מסוכנים. החוקרים מתייחסים לכך במאמר: הם ציינו שהגמישות הוגבלה מראש – המידע שאיתו אומן המודל לא מאפשר יצירת נגיפים שפוגעים ביצורים מורכבים כמו בני אדם, צמחים או פטריות. כל הניסויים נעשו ברמת בטיחות ביולוגית מתאימה.
עם זאת, מדובר באבן דרך. היכולת של AI לעצב מערכות ביולוגיות שלמות מהיסוד פותחת דלת לפתרונות חדשים ברפואה, בחקלאות ובייצור. לחוקרים הישראלים שעובדים בתחום הביולוגיה החישובית, זה איתות: הכלים האלה כאן, והם הופכים מתקדמים יותר.
ובנימה יבשה: אחרי ש-AI למדו לכתוב שירים ולצייר תמונות, עכשיו הם גם מתכננים יצורים חיים. לפחות הפעם, הכוונה טובה.