Sono stati realizzati per la prima volta dei virus che infettano solo i batteri il cui genoma è stato parzialmente generato da un modello di intelligenza artificiale. I risultati, ottenuti da un team di ricercatori dell'Università di Stanford e dell'Arc Institute di Palo Alto e diffusi sulla piattaforma bioRxiv, non sono ancora stati sottoposti a revisione tra pari (passaggio fondamentale per la pubblicazione su una rivista scientifica), ma rappresentano comunque una tappa significativa nella biotecnologia contemporanea. Il modello Evo, usato dal gruppo di ricerca, è in grado non solo di interpretare dati biologici già esistenti ma anche di proporre interi genomi plausibili. Addestrato con milioni di genomi di virus batteriofagi (virus che infettano solo i batteri), il sistema ha generato numerose sequenze di DNA che sono poi state sintetizzate in laboratorio. Alcune di queste ha dato origine a virus effettivamente funzionanti, in grado di attaccare colture di Escherichia coli resistenti agli antibiotici. Questo approccio si inserirebbe nell'ambito della terapia fagica, una strategia discussa da tempo per il suo potenziale. Tuttavia, la sua applicazione su larga scala è ancora lontana, poiché richiede ulteriori studi per validarne l'efficacia e garantirne la piena sicurezza.
Come funzionano i virus creati con l’AI: il sistema Evo
Per capire meglio la portata di questa scoperta bisogna guardare da vicino al funzionamento di Evo. Il modello è stato addestrato con un approccio simile a quello dei sistemi linguistici che generano testi, con la differenza che invece di libri e articoli di giornale, il modello ha “letto” milioni di sequenze genetiche. In particolare, gli scienziati lo hanno nutrito con oltre 2 milioni di genomi appartenenti a batteriofagi. Da questo immenso archivio Evo ha imparato a riconoscere le regole e gli schemi tipici del linguaggio del DNA.
Quando gli è stato chiesto di proporre varianti del piccolo fago ΦX174, un virus composto da poco più di 5.000 basi e 11 geni, Evo ha prodotto centinaia di sequenze diverse, alcune delle quali mai osservate in natura. I ricercatori ne hanno selezionate 302 e le hanno sintetizzate chimicamente sotto forma di filamenti di DNA. Questi poi sono stati introdotti in colture di Escherichia coli. Il risultato ha superato le più rosee aspettative: 16 genomi sintetici hanno dato vita a virus funzionanti.
Alcuni di questi fagi hanno mostrato la capacità di infettare ceppi batterici che il ΦX174 naturale non riusciva ad attaccare. La prova tangibile è arrivata dalla comparsa delle cosiddette “placche fagiche”, zone circolari sulle piastre Petri in cui le colonie batteriche erano state distrutte dal virus sintetico. Il potenziale di una simile tecnologia è molto interessante in quanto i fagi hanno il vantaggio di agire in modo selettivo contro i batteri senza intaccare le cellule umane, e la possibilità di progettarli su misura grazie all'AI potrebbe aprire nuove strade contro il problema dell'antibiotico-resistenza.
L'AI al servizio della biologia: opportunità e rischi
Fino a pochi anni fa la sintesi di un genoma artificiale richiedeva lunghi anni di lavoro manuale, con un continuo processo di sviluppo e sperimentazione, fatto di molteplici tentativi e altrettanti errori. Ora, un algoritmo può proporre centinaia di soluzioni in tempi rapidissimi, trasformando la biologia in un ciclo iterativo: l'AI suggerisce, i biologi verificano e i risultati alimentano di nuovo il modello. Dopo il premio Nobel per la Chimica assegnato nel 2024 a Demis Hassabis e John Jumper di Google DeepMind per l'utilizzo dell'AI per predire le strutture delle proteine, ora anche il modello Evo dimostra quanto l'AI sia sempre più al servizio della biologia.
È evidente, dunque, che stiamo assistendo a un cambio di paradigma e questo, come spesso accade, porta con sé opportunità e rischi. Per questo molti esperti invitano a rafforzare gli strumenti di governance internazionale e a aggiornare trattati come la Convenzione sulle Armi Biologiche, che non contempla ancora esplicitamente l'impatto delle intelligenze artificiali.
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