Un gruppo di ricercatori ha utilizzato per la prima volta l’intelligenza artificiale per progettare virus completamente nuovi, un risultato che apre prospettive di innovazione medica ma che riaccende anche il dibattito sui rischi legati alla biosicurezza. Lo studio, pubblicato sulla rivista Science, è firmato dai ricercatori dell’Arc Institute di Palo Alto insieme a un team della Stanford University, e segna quello che gli stessi autori definiscono il primo caso di progettazione generativa di un intero genoma virale.
Il lavoro si basa su due modelli di intelligenza artificiale chiamati Evo 1 ed Evo 2, addestrati non su testi o immagini come i sistemi generalisti, ma su enormi quantità di sequenze genetiche. Evo 2, in particolare, ha analizzato circa 128mila genomi appartenenti a tutti i domini della vita, per un totale di 9,3 trilioni di lettere di Dna. Attraverso questo addestramento, i modelli hanno imparato a riconoscere gli schemi con cui le sequenze genetiche naturali si organizzano, per poi essere messi in condizione di generarne di nuove partendo da zero.
Il virus scelto per l’esperimento
I ricercatori hanno scelto come modello un batteriofago, cioè un virus che attacca esclusivamente i batteri e non le cellule umane, animali o vegetali. Si tratta del phiX174, uno dei virus più studiati al mondo, identificato per la prima volta nelle fognature di Parigi nel 1935 e caratterizzato da un genoma relativamente semplice: appena 11 geni e circa 5.000 lettere di Dna a singolo filamento. Proprio la sua semplicità lo ha reso il candidato ideale per testare la capacità dell’intelligenza artificiale di riscrivere genomi virali interi, e non soltanto singoli geni o frammenti.
Gli scienziati hanno fatto generare ai modelli 302 varianti genomiche del phiX174, per poi farle sintetizzare chimicamente sotto forma di filamenti di Dna e testarle a contatto con colture di Escherichia coli. Sedici di queste varianti si sono rivelate funzionanti: hanno infettato con successo i batteri, si sono replicate al loro interno e ne hanno provocato la morte, comportandosi in tutto e per tutto come virus attivi. In alcuni casi, secondo quanto riportato dal New York Times, i virus generati dall’intelligenza artificiale sono risultati addirittura più infettivi rispetto al ceppo naturale del phiX174, pur presentando modifiche genetiche così estese che difficilmente un ricercatore umano le avrebbe progettate seguendo un approccio razionale.
Le potenziali applicazioni terapeutiche
Il traguardo raggiunto dal team dell’Arc Institute apre la strada a possibili applicazioni nel campo della cosiddetta fagoterapia, una tecnica che sfrutta i batteriofagi per combattere infezioni batteriche resistenti agli antibiotici. I ricercatori spiegano che l’obiettivo di lungo periodo è quello di progettare virus terapeutici capaci di adattarsi rapidamente all’evoluzione dei batteri patogeni, superando così uno dei limiti principali delle terapie antibiotiche tradizionali. Per verificare questa possibilità, il team ha condotto un esperimento facendo evolvere in laboratorio tre ceppi di E. coli resistenti al virus naturale: i batteriofagi generati dall’intelligenza artificiale sono comunque riusciti a superare questa resistenza, infettando anche i ceppi modificati.
Gli autori dello studio sottolineano di aver introdotto specifiche misure di sicurezza all’interno del processo di addestramento dei modelli. I dati utilizzati per allenare Evo escludono deliberatamente le sequenze genetiche dei virus che infettano l’uomo, una scelta che secondo i ricercatori dovrebbe impedire, sia in modo accidentale sia intenzionale, la progettazione di patogeni pericolosi per la salute umana. A questo si aggiunge la scelta di partire da un sistema già ben caratterizzato e non patogeno come il phiX174, mantenendo inoltre la specificità del virus per l’ospite batterico attraverso la conservazione delle proteine che ne determinano il bersaglio.
Le preoccupazioni della comunità scientifica
Nonostante le cautele adottate dagli autori dello studio, la notizia ha sollevato interrogativi tra gli esperti di biosicurezza. Il timore principale riguarda la possibilità che le stesse tecniche impiegate per progettare batteriofagi terapeutici possano, in futuro, essere adattate per generare virus in grado di infettare l’uomo, aggirando i controlli attualmente esistenti sulla sintesi del Dna. Craig Venter, pioniere della genomica sintetica e fondatore del J. Craig Venter Institute, ha dichiarato al MIT Technology Review di ritenere necessaria una particolare cautela su questo fronte, mentre altri osservatori hanno sottolineato come il problema non riguardi soltanto la ricerca accademica, ma anche l’accesso diffuso a strumenti sempre più potenti.
Diversi esperti citati dalle testate internazionali che hanno approfondito la vicenda evidenziano come la domanda centrale non sia più se la progettazione generativa di genomi virali diventerà una realtà diffusa, ma piuttosto se la società saprà costruire un sistema di controllo capace di consentirne i benefici senza permettere che la tecnologia venga sfruttata per scopi dannosi. Le aziende che sintetizzano Dna su commissione sono già tenute, in base a linee guida promosse da iniziative internazionali sulla biosicurezza, a sottoporre a controllo ogni ordine, verificare l’identità dei clienti e segnalare le richieste sospette, un sistema che secondo diversi ricercatori dovrebbe essere esteso anche agli sviluppatori dei modelli di intelligenza artificiale più avanzati.
