Největší AI v biologii umí napsat DNA na objednávku

Na konci února zveřejnili vědci zatím největší model umělé inteligence (AI) zaměřený na biologii. Podle odborného časopisu Nature je model Evo 2 vyvinutý na Stanfordově univerzitě přelomový: dokáže totiž od základu napsat celé genetické kódy chromozomů i menších genomů. A to není zdaleka všechno: objasnit by mohl například příčiny výskytu rakoviny.

AI model pojmenovaný Evo 2 je vědcům plně k dispozici zdarma na tomto webovém rozhraní, ale navíc si ho mohou kompletně stáhnout, aby si ho mohli upravit pro své potřeby. Spolupracovala na něm i technologická společnost Nvidia, která poskytla čipy potřebné k výcviku tak komplexní umělé inteligence, a vědci z ústavu Arc Institute.

Vědci nejprve museli model natrénovat, „dát mu vzdělání v oboru“ tak, aby byl schopný dělat to, co má. Tento trénink probíhal tak, že ho naučili genomy (tedy kompletní genetické informace) 128 tisíc druhů – od těch nejmenších jednobuněčných bakterií až po člověka. Ovládl tak informace o tom, z čeho se skládá život na Zemi.

Díky tomu už umí napsat celé chromozomy, a dokonce i malé genomy – tedy menší organismy. Dokáže ale také pochopit existující DNA, včetně obtížně interpretovatelných „nekódujících“ variant genů, které jsou často spojeny s nemocemi.

„Těšíme se na to, jak vědci a inženýři vytvoří tento obchod s aplikacemi pro biologii,“ řekl Patrick Hsu, bioinženýr z Arc Institute a Kalifornské univerzity v Berkeley, na tiskové konferenci, kde Evo 2 představil. Současně je model popsaný v odborném časopise, ale vědci se zatím neodvažují odhadovat, co všechno by mohla tato AI jejich oboru přinést. „Budeme muset zjistit, jak obstojí v nezávislých srovnávacích testech,“ konstatoval počítačový genomik Anshul Kundaje ze Stanfordovy univerzity v Palo Alto.

Jazyk genů

Popsat všechny možné kombinace genetického kódu je pro člověka nemožné – je jich zkrátka příliš mnoho. Miliardy možností jsou nad schopnosti lidského mozku, ale ne těch silikonových, tedy AI. Modelů, které se pokoušejí předvídat struktury bílkovin a na tom základě navrhovat nové, je více. Známý je ESM3 vyvinutý bývalými zaměstnanci společnosti Meta. Nový Evo 2 je ale mnohem komplexnější a obsáhlejší.

Na rozdíl od starších modelů byl totiž Evo 2 vycvičen na mnohem komplexnějších datech. Je bohatější zejména o takzvanou nekódující DNA. To jsou části, které řídí, jak se geny aktivují.

Evoluce zakódovala biologickou informaci do DNA a podobné nukleové kyseliny RNA a vytvořila vzory, které systém Evo 2 dokáže rozpoznat a využít. „Stejně jako svět zanechal svůj otisk v jazyce internetu, který se používá k trénování velkých jazykových modelů, evoluce zanechala svůj otisk v biologických sekvencích,“ říká spoluautor práce Brian Hie ze Stanfordovy univerzity. „Tyto vzorce, zdokonalované po miliony let, obsahují signály o tom, jak molekuly fungují a vzájemně se ovlivňují.“

Naděje i obavy

Model podle autorů vykazuje dostatečnou univerzálnost pro identifikaci genetických změn, které mají významný vliv na lidský život. Například při testech s variantami genu BRCA1, který souvisí s rakovinou prsu, dosáhl model Evo 2 více než devadesátiprocentní přesnosti při předpovídání, které mutace jsou benigní a které potenciálně patogenní. To by mohlo ušetřit nespočet hodin a dolarů na výzkum potřebný k provádění pokusů na buňkách nebo zvířatech, protože by se tak daly najít genetické příčiny lidských onemocnění a dal by se urychlit vývoj nových léků.

Kromě genetické analýzy by Evo 2 mohl být užitečný i pro konstrukci nových biologických nástrojů nebo léčebných postupů. Například „pokud máte genovou terapii, kterou chcete zapnout pouze v neuronech, abyste se vyhnuli vedlejším účinkům, nebo pouze v jaterních buňkách, mohli byste navrhnout genetický prvek, který je přístupný pouze v těchto konkrétních buňkách,“ uvedli autoři. „Tato přesná kontrola by mohla pomoci vyvinout cílenější léčbu s menšími vedlejšími účinky.“

A co rizika? Nabízí se třeba možnost analyzovat jedy nebo patogeny, aby tak kdokoliv s přístupem k internetu vyrobil jejich vylepšenou variantu. Právě proto vědci s ohledem na tato potenciální etická a bezpečnostní rizika vyloučili ze základního souboru dat modelu Evo 2 patogeny, které infikují člověka a další složité organismy, a současně zajistili, aby model nevracel produktivní odpovědi na dotazy týkající se těchto patogenů.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

El Niňo může do února přispět k úmrtí více než 450 tisíc lidí, varují vědci

Letošní silný klimatický jev El Niňo může do února příštího roku přispět k úmrtí více než 450 tisíc lidí v důsledku veder, odhadují klimatologové. Vyplývá to ze závěrů studie vědců z Climate Impact Lab a několika univerzit, uvedl list The Guardian.
před 18 mminutami

NASA objevila „ohnivou amébu“. Žije v teplotách, které by přežít neměla

Až doposud vědci předpokládali, že složitější organismy nejsou schopné přežívat a rozmnožovat se při teplotách nad 60 stupňů Celsia, protože to nezvládnou jejich buňky. Překvapivý objev z Kalifornie ale naznačuje, že to možné je.
před 24 mminutami

V Brně testují lepidlo na zlomeniny. Inspiroval ho sliz mušlí

S léčbou tříštivých zlomenin by v budoucnu mohlo pomoci kostní lepidlo, které v současné době testují vědci z výzkumného centra CEITEC Vysokého učení technického v Brně. Jednotlivé úlomky kosti se pomocí něj dají přilepit na své místo, poté se lepidlo postupně samo vstřebá a rozloží na látky, které se v těle běžně vyskytují. Lékaři navíc mohou do lepidla přidat také antibakteriální a hojivé látky.
před 2 hhodinami

AI agent pronikl na australský vládní portál

Australský premiér Anthony Albanese oznámil, že agent umělé inteligence (AI) vyvinutý americkou společností OpenAI v červnu pronikl na australský vládní portál se zdravotními údaji. Získal neoprávněný přístup k veřejným i neveřejným souborům, informovala o tom agentura Reuters. Jedná se pravděpodobně o první známý případ, kdy agent AI hacknul vládní webovou stránku.
před 3 hhodinami

Vědci popsali kleptoparazitismus u delfína Bublinky

Mořští biologové narazili na chování delfínů, které doposud neznali. Zjistili, že jeden sledovaný kytovec spoří energii tím, že neloví ryby, ale získává od nich jen obsah jejich žaludků. Jde o první dobře zdokumentovaný případ kleptoparazitismu neboli krádeží potravy u kytovců.
před 4 hhodinami

V atmosféře Venuše by mohly žít české houby, naznačuje mezinárodní studie

Pokud by na Venuši existoval život, mohlo by se jednat o houby podobné těm, které se vyskytují v České republice. Naznačuje to nová studie, jejíž autoři zkoumali organismy schopné žít v kyselině sírové.
před 17 hhodinami

Vědci přepsali rodokmen netopýrů, jejich kolébkou je Evropa

Mezinárodní tým vědců včetně českých odborníků napsal novou evoluční historii netopýrů. Dosud nejrozsáhlejší genetická a paleontologická netopýří studie, která ve středu vyšla v časopisu Nature, odhalila, že jediní létající savci vznikli před 65 miliony let v Evropě – nikoliv v Africe, jak se doposud předpokládalo. Výsledky výzkumu navíc pomáhají vysvětlit jejich výjimečnou dlouhověkost a vysokou odolnost vůči infekčním nemocem.
před 18 hhodinami

Šestina amerických dětí užívajících léky proti obezitě trpí nedostatkem živin

Léky jako Ozempic nebo Wegovy, tedy přípravky na bázi GLP-1, zásadně změnily to, jak se léčí obezita. Po celém světě se ukazuje, že umí zásadně snížit hmotnost u lidí, kterým nepomáhají žádné jiné metody. A několik let se už také nasazují na léčbu dětí. Nová americká studie ale ukazuje, že právě u dětí by lékaři měli začít dávat více pozor.
před 22 hhodinami

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.