L’intelligenza artificiale progetta virus sintetici: creati batteriofagi con genomi completamente nuovi
CommentiGli amanti dei complotti si scateneranno leggendo la notizia e, complice i ricordi non ancora sopiti della pandemia e del “processo” negli Usa all’infettivologo Anthony Fauci, fioriranno le più disparate ipotesi e anche qualche fake news. In realtà lo studio pubblicato su Science e commentato in un articolo sul New York Times mostra ancora una volta le potenzialità dell’intelligenza artificiale nel campo della medicina e della ricerca scientifica. Il nuovo passo è avvenuto nel campo della biologia sintetica: per la prima volta è stata utilizzata per progettare interi genomi di batteriofagi funzionali, virus che infettano i batteri, dimostrando la possibilità di creare sistemi biologici complessi partendo esclusivamente da modelli computazionali. Nessun progresso della scienza può essere un pericolo, ma può essere pericoloso il suo eventuale utilizzo.
Il risultato è descritto in uno studio che impiega i modelli linguistici genomici della famiglia Evo, una nuova generazione di sistemi di IA addestrati non su testi, ma su milioni di sequenze di DNA provenienti da organismi appartenenti a tutti i domini della vita. Analogamente ai modelli linguistici utilizzati per comprendere e generare il linguaggio umano, Evo apprende le regole che governano l’organizzazione del materiale genetico, consentendo di progettare nuove sequenze biologiche mantenendone la funzionalità. Per realizzare i batteriofagi sintetici, i ricercatori hanno utilizzato come punto di partenza il virus naturale ΦX174, impiegandolo come modello di riferimento. L’intelligenza artificiale ha quindi generato migliaia di varianti genomiche complete, progettate per infettare il batterio Escherichia coli. Dopo la fase di progettazione digitale, i genomi più promettenti sono stati sintetizzati chimicamente e verificati in laboratorio.
I risultati sperimentali hanno confermato la validità dell’approccio. Dei quasi 300 genomi sintetici testati, 16 hanno dato origine a batteriofagi vitali e pienamente funzionali. Si tratta di virus artificiali che non rappresentano semplici copie di quelli presenti in natura, ma possiedono architetture genetiche originali, con mutazioni de novo, geni altamente divergenti ed elementi regolatori mai osservati in precedenza. In uno dei casi più significativi, il modello ha persino combinato componenti evolutivamente molto distanti, utilizzando una proteina coinvolta nel packaging del DNA proveniente da un diverso gruppo di virus.
Uno degli aspetti più promettenti emersi dalla ricerca riguarda l’efficacia di alcuni batteriofagi sintetici contro ceppi di E. coli che avevano sviluppato resistenza ai fagi naturali. La capacità dell’IA di esplorare configurazioni genomiche inedite potrebbe quindi offrire nuove strategie per contrastare l’antibiotico-resistenza attraverso terapie fagiche progettate su misura.
Lo studio segna anche un’evoluzione tecnologica dei modelli Evo. La prima versione, Evo 1, presentata nel 2024, era stata sviluppata per la progettazione di sequenze biologiche dalla scala molecolare a quella genomica. Evo 2, descritto nel 2026, amplia ulteriormente il raggio d’azione, estendendo la modellazione genomica all’intero albero della vita. Nella ricerca sui batteriofagi sono state impiegate versioni specializzate dei due modelli, entrambe da sette miliardi di parametri, ma con differenti lunghezze di contesto ottimizzate per l’analisi della famiglia virale Microviridae.
Più che un semplice miglioramento degli strumenti di progettazione genetica, il lavoro rappresenta un cambio di paradigma. Finora la biologia sintetica si è concentrata prevalentemente sulla modifica di singoli geni o proteine; l’impiego dei modelli linguistici genomici dimostra invece che è possibile progettare interi genomi funzionali, aprendo la strada a una nuova fase della biotecnologia generativa. Le potenziali applicazioni spaziano dalle terapie antimicrobiche personalizzate alla produzione di nuovi strumenti per la medicina e la ricerca biologica, mostrando come l’intelligenza artificiale possa diventare un alleato nella progettazione di sistemi viventi sempre più complessi.
