世界初の人工知能設計ウイルス、AI生成生命体への一歩科学者らは人工知能を用いて一貫性のあるウイルスゲノムを記述し、耐性菌株を殺す能力を持つバクテリオファージの合成に成功した。

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原著

原著の機械翻訳（抜粋）

世界初の人工知能設計ウイルス、AI生成生命体への一歩科学者らは人工知能を用いて一貫性のあるウイルスゲノムを記述し、耐性菌株を殺す能力を持つバクテリオファージの合成に成功した。

科学者たちは人工知能（AI）によって設計された史上初のウイルスを作成した。このウイルスはEscherichia coli（E. coli）の菌株を追跡し殺す能力を持つ。
「AIシステムがゲノム規模の一貫した配列を記述できたのは今回が初めてだ」とカリフォルニア州スタンフォード大学の計算生物学者ブライアン・ヒエは語る。「次の段階はAI生成生命だ」とヒエは述べるが、同僚のサミュエル・キングは「生物全体を設計するには多くの実験的進歩が必要だ」と補足している。
ヒー、キングらによるこの研究は9月17日にプレプリントサーバーbioRxivに投稿され1、まだ査読を受けていないが、著者らは細菌感染症治療のためのバイオテクノロジーツールや治療法を設計するAIの可能性を示していると述べている。「こうした戦略が既存のファージ療法を補完し、いずれは懸念される病原体を標的とする治療法を強化できることを期待している」とヒーは語る。

コンピューターから生まれたゲノム

AIモデルは既にDNA配列、単一タンパク質、多成分複合体2の生成に利用されている。しかし、遺伝子間の複雑な相互作用や遺伝子複製・調節プロセスにより、ゲノム全体の設計ははるかに困難だ。ハイは「これらのAIシステムは今や、ゲノム全体のような高度に複雑な生物学的システムの操作を科学者が行うのを支援できる」と説明する。「完全なゲノムを設計できる場合にのみアクセス可能な重要な生物学的機能は数多く存在する」
ウイルスゲノムを設計するため、研究者らはDNA・RNA・タンパク質配列を解析・生成するAIモデル「Evo 1」と「Evo 2」を使用した。まず必要なのは設計テンプレート、つまりAIモデルが望ましい特性を持つゲノムを生成するための指針となる開始配列である。研究チームはΦX174を選択した。これは単純な一本鎖DNAウイルスで、11の遺伝子に5,386塩基対を含み、宿主を感染させ内部で複製するために必要なすべての遺伝要素を備えている。
Evoモデルは既に200万以上のファージゲノムで訓練済みだったが、研究者らはさらに「教師あり学習」と呼ばれる手法を用いてモデルを訓練し、特に抗生物質耐性を持つ大腸菌株を感染させるという特定の機能を持つΦX174様ウイルスゲノムを生成させた。
研究者らはAIが生成した数千の配列を評価し、302の生存可能なバクテリオファージに絞り込んだ。候補のほとんどはΦX174と40%以上のヌクレオチド同一性を共有していたが、一部は完全に異なるコード配列を持っていた。研究者らはAI設計ゲノムからDNAを合成し、宿主細菌に挿入してファージを培養した。これらのファージは実験的にテストされ、E. coliを感染させて死滅させられるかどうかが確認された。（以下有料記事）

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