AI ने कार्यरत विषाणू तयार केले: जनरेटिव्ह बायोलॉजीमधील पहिलाच प्रयोग
एका महत्त्वपूर्ण यशात, शास्त्रज्ञांनी कृत्रिम बुद्धिमत्तेचा वापर करून सुरवातीपासून असे विषाणू डिझाइन केले आहेत जे जीवाणूंना संक्रमित करू शकतात आणि पुनरुत्पादन करू शकतात. AI ने अनुवांशिक कोडचे विश्लेषण करण्यापलीकडे जाऊन त्याच्या पूर्णपणे नवीन आवृत्त्या लिहिण्याची ही पहिलीच वेळ आहे. बॅक्टेरियोफेज किंवा फेज म्हणून ओळखले जाणारे हे विषाणू मानवांसाठी हानिकारक नसतात परंतु ते जीवाणूंचे नैसर्गिक शिकारी आहेत. Evo 1 आणि Evo 2 या AI प्रणाली वापरणाऱ्या संघाने प्रकाशित केलेले हे संशोधन, जनरेटिव्ह बायोलॉजी या उदयोन्मुख क्षेत्रासाठी एक महत्त्वपूर्ण पाऊल आहे, जिथे AI चा वापर नवीन जैविक रेणू आणि जीव डिझाइन करण्यासाठी केला जातो.
बॅक्टेरियोफेज समजून घेणे: निसर्गातील जीवाणूंचे शिकारी
बॅक्टेरियोफेज हे पृथ्वीवरील सर्वात विपुल आणि विविध जैविक घटकांपैकी एक आहेत, जे अब्जावधी वर्षांपासून जीवाणूंसोबत सहउत्क्रांत झाले आहेत. ते अत्यंत विशेषीकृत आहेत, जीवाणूच्या पृष्ठभागावरील विशिष्ट रेणू ओळखतात, स्वतःला जोडतात आणि त्यांची अनुवांशिक सामग्री आत टोचतात. आत गेल्यावर, फेज जीवाणूच्या आण्विक यंत्रणेचा वापर करून स्वतःच्या नवीन प्रती तयार करतो. शेवटी, संक्रमित पेशी फुटते आणि नवीन फेज इतर जीवाणूंना संक्रमित करण्यासाठी बाहेर पडतात. हे जीवनचक्र फेजला AI च्या जैविक डिझाइन क्षमतेची चाचणी घेण्यासाठी आदर्श बनवते. त्यांचे जीनोम अत्यंत लहान असतात, ज्यामुळे संशोधकांना DNA तुलनेने लवकर संश्लेषित करता येते आणि ते अपेक्षित कार्य करते की नाही हे तपासता येते. परिणाम देखील द्विआधारी आहे: एकतर अनुवांशिक सूचना कार्यरत फेज तयार करतात किंवा त्या करत नाहीत.
यशाचे AI: Evo 1 आणि Evo 2
या अभ्यासात वापरलेल्या AI प्रणाली, Evo 1 आणि Evo 2, अनुवांशिक अनुक्रमांसह अशा प्रकारे कार्य करण्यासाठी डिझाइन केल्या आहेत जसे मोठ्या भाषा मॉडेल्स (जसे ChatGPT) मजकूरासह कार्य करतात. भाषा मॉडेल शब्द आणि वाक्यांमधील नमुने शिकते; जीनोम मॉडेल DNA अनुक्रमांमधील नमुने शिकते. तथापि, जीनोम हे केवळ सूचनांची स्ट्रिंग नाही जी एका वेळी एक अक्षर बदलता येते. त्याचे विविध भाग एकत्र कार्य करणे आवश्यक आहे. फेजमध्ये, DNA मध्ये योग्य जीवाणू ओळखण्याच्या, त्याची यंत्रणा ताब्यात घेण्याच्या, प्रतिकृती बनवण्याच्या आणि नवीन विषाणू कण एकत्र करण्याच्या सूचना असणे आवश्यक आहे. AI ला विद्यमान जीनोमच्या विशाल डेटासेटमधून या जटिल परस्परसंवाद शिकावे लागले.
डिझाइनपासून कार्यापर्यंत: प्रायोगिक प्रक्रिया
संशोधकांनी AI चा वापर करून एका सुप्रसिद्ध फेजच्या शेकडो नवीन आवृत्त्या डिझाइन केल्या. त्यानंतर त्यांनी या डिझाइनसाठी DNA प्रयोगशाळेत संश्लेषित केला आणि कार्यक्षमतेसाठी त्यांची चाचणी केली. चाचणी केलेल्या 285 AI-डिझाइन केलेल्या जीनोमपैकी 16 ने E. coli या सामान्य जीवाणूला संक्रमित करण्यास सक्षम कार्यरत फेज तयार केले. सुमारे 5.6% चा यश दर कमी वाटत असला तरी, विषाणू जीनोमच्या गुंतागुंतीमुळे ही एक महत्त्वपूर्ण कामगिरी आहे. कोणताही AI-डिझाइन केलेला जीनोम कार्यरत विषाणू तयार करू शकतो ही वस्तुस्थिती या मॉडेल्सच्या सामर्थ्याची साक्ष आहे.
जनरेटिव्ह बायोलॉजीसाठी परिणाम
ही कामगिरी जनरेटिव्ह बायोलॉजीसाठी एक महत्त्वपूर्ण पाऊल आहे, ज्याचे उद्दिष्ट AI चा वापर करून नवीन जैविक प्रणाली तयार करणे आहे. सुरवातीपासून कार्यरत विषाणू डिझाइन करण्याची क्षमता असंख्य शक्यता उघडते. उदाहरणार्थ, फेज विशिष्ट हानिकारक जीवाणूंना लक्ष्य करण्यासाठी अभियांत्रिकी केले जाऊ शकतात, जे प्रतिजैविकांना संभाव्य पर्याय देऊ शकतात. AI-डिझाइन केलेले फेज बायोटेक्नॉलॉजीमध्ये देखील वापरले जाऊ शकतात, जसे की एन्झाइम किंवा इतर प्रथिनांच्या उत्पादनात. शिवाय, Evo 1 आणि Evo 2 चे यश दर्शवते की AI जीनोमिक्सचे जटिल नियम शिकू शकते, ज्यामुळे अनुवांशिक रोग समजून घेण्यात आणि नवीन उपचार विकसित करण्यात यश मिळू शकते.
संशोधकांनी काय दाखवले आणि काय दाखवले नाही
या कामगिरीची व्याप्ती समजून घेणे महत्त्वाचे आहे. संशोधकांनी दाखवले आहे की AI कार्यरत विषाणू जीनोम डिझाइन करू शकते, परंतु त्यांनी अद्याप हे दाखवले नाही की AI विद्यमान विषाणूंचा संदर्भ न घेता पूर्णपणे नवीन विषाणू सुरवातीपासून डिझाइन करू शकते. या अभ्यासात डिझाइन केलेले फेज एका सुप्रसिद्ध फेजवर आधारित होते, AI ने भिन्नता निर्माण केल्या. ही एक महत्त्वपूर्ण पायरी आहे, परंतु पूर्णपणे नवीन विषाणू तयार करण्यासारखी नाही. याव्यतिरिक्त, यश दर आशादायक असला तरी, AI कार्यरत जीनोम कसे डिझाइन करते याबद्दल अजून बरेच काही शिकण्यासारखे आहे हे दर्शवते. संशोधकांचे कार्य हे संकल्पनेचा पुरावा आहे, हे दर्शविते की AI व्यवहार्य जैविक डिझाइन तयार करू शकते, परंतु विश्वासार्हता वाढविण्यासाठी पुढील परिष्करण आवश्यक आहे.
जीवशास्त्रातील AI चे भविष्य
या अभ्यासाचे यश अधिक महत्त्वाकांक्षी प्रकल्पांसाठी मार्ग प्रशस्त करते. AI मॉडेल्स सुधारत असताना, ते जीवाणू किंवा युकेरियोटिक पेशी यांसारखे अधिक जटिल जीव डिझाइन करण्यास सक्षम होऊ शकतात. यामुळे सिंथेटिक बायोलॉजी सारख्या क्षेत्रांमध्ये क्रांती होऊ शकते, जिथे शास्त्रज्ञ नवीन कार्ये असलेले जीव तयार करण्याचे उद्दिष्ट ठेवतात. तथापि, यामुळे नैतिक आणि सुरक्षा चिंता देखील निर्माण होतात. सुरवातीपासून विषाणू डिझाइन करण्याची क्षमता गैरवापर केली जाऊ शकते, उदाहरणार्थ, हानिकारक रोगजनक तयार करण्यासाठी. असे संशोधन जबाबदारीने, योग्य देखरेख आणि सुरक्षा उपायांसह केले जाणे महत्त्वाचे आहे. या अभ्यासामागील संशोधकांनी जोर दिला आहे की त्यांचे कार्य मूलभूत आहे आणि ते नैतिक मार्गदर्शक तत्त्वांचे पालन करण्यास वचनबद्ध आहेत.
निष्कर्ष: अनुवांशिक अभियांत्रिकीमधील नवीन युग
AI वापरून कार्यरत विषाणू तयार करणे ही एक महत्त्वपूर्ण कामगिरी आहे जी जीवशास्त्रातील AI च्या परिवर्तनशील क्षमतेवर प्रकाश टाकते. हे दर्शवते की AI केवळ जैविक प्रणाली समजू शकत नाही तर त्या तयार करू शकते, संशोधन आणि अनुप्रयोगासाठी नवीन मार्ग उघडते. आपण अनुवांशिक अभियांत्रिकीमधील नवीन युगाच्या उंबरठ्यावर उभे असताना, नावीन्य आणि जबाबदारी यांचा समतोल राखणे आवश्यक आहे. संशोधकांचे कार्य हे मानवी कल्पकतेचा आणि AI च्या सामर्थ्याचा पुरावा आहे आणि ते निश्चितच या क्षेत्रातील पुढील प्रगतीला प्रेरणा देईल.
हा लेख Medical Xpress च्या रिपोर्टिंगवर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.
Originally published on medicalxpress.com