Yirmi yıl önce, tasarımcı proteinleri tasarlamak bir hayaldi.

Artık yapay zeka sayesinde özel proteinlerin bir düzinesi bir kuruş. Siparişe göre üretilen proteinler genellikle onlara doğada yeni yetenekler kazandıran belirli şekillere veya bileşenlere sahiptir. Daha uzun ömürlü ilaçlardan ve protein bazlı aşılardan daha yeşil biyoyakıtlara ve plastik yemek Proteinler alanında hızla dönüştürücü bir teknoloji haline geliyor.

Özel protein tasarımı derin öğrenme tekniklerine bağlıdır. OpenAI'nin gişe rekorları kıran ChatGPT'sinin arkasındaki yapay zeka olan büyük dil modelleriyle, insanın hayal gücünün ötesinde milyonlarca yapıyı hayal eden biyoaktif tasarımcı proteinleri kütüphanesi hızla genişlemeye hazırlanıyor.

Geçtiğimiz günlerde Washington Üniversitesi'nden Dr. Neil King "Bu son derece güçlendirici" dedi. söyledi Tabiat. "Bir buçuk yıl önce imkansız olan şeyleri şimdi yapıyorsunuz."

Ancak büyük güç, büyük sorumluluğu da beraberinde getirir. Yeni tasarlanan proteinler tıp ve biyomühendislikte kullanım açısından giderek daha fazla ilgi görmeye başladıkça, bilim insanları artık şunu merak ediyor: Bu teknolojiler kötü amaçlarla kullanılırsa ne olur?

Yakın zamanda yazılmış bir makale Bilim tasarımcı proteinler için biyogüvenlik ihtiyacını vurguluyor. Yazarlar, yapay zeka güvenliği hakkında devam eden tartışmalara benzer şekilde, özel proteinlerin kötüye gitmemesi için biyogüvenlik risklerini ve politikalarını dikkate almanın zamanının geldiğini söylüyor.

Makale, alanında uzman iki kişi tarafından kaleme alınmıştır. Biri, Dr. David Baker, müdürü Protein Tasarımı Enstitüsü Washington Üniversitesi'nden RoseTTAFold'un geliştirilmesine öncülük etti; bu algoritma, protein yapısının yalnızca amino asit dizilerinden çözülmesine ilişkin yarım on yıllık sorunu çözen bir algoritmaydı. Diğeri, Harvard Tıp Fakültesi'ndeki Dr. George Church, genetik mühendisliği ve sentetik biyoloji alanında öncüdür.

Sentetik proteinlerin, her yeni proteinin genetik dizisine gömülü barkodlara ihtiyaç duyduğunu öne sürüyorlar. Tasarımcı proteinlerden herhangi biri bir tehdit haline gelirse (örneğin potansiyel olarak tehlikeli bir salgını tetiklerse), barkodu kökenine kadar izini sürmeyi kolaylaştıracaktır.

Sistem temel olarak "bir denetim izi" sağlıyor ikili yazmak.

Dünyalar Çarpışıyor

Tasarımcı proteinler ayrılmaz bir şekilde yapay zekaya bağlıdır. Potansiyel biyogüvenlik politikaları da öyle.

On yıldan fazla bir süre önce Baker'ın laboratuvarı, Top7 adı verilen bir proteini tasarlamak ve oluşturmak için yazılım kullandı. Proteinler, her biri DNA'mızda kodlanan amino asit adı verilen yapı taşlarından oluşur. Bir ip üzerindeki boncuklar gibi, amino asitler daha sonra döndürülür ve belirli 3 boyutlu şekiller halinde buruşur; bu şekiller genellikle proteinin işlevini destekleyen karmaşık mimarilerle daha da iç içe geçer.

Top7 doğal hücre bileşenleriyle "konuşamıyordu"; herhangi bir biyolojik etkisi yoktu. Ancak o zaman bile ekip sonucuna Yeni proteinler tasarlamanın, "protein evreninin doğada henüz gözlemlenmeyen geniş bölgelerini" keşfetmeyi mümkün kıldığı ortaya çıktı.

AI'ye girin. Geleneksel laboratuvar çalışmalarına kıyasla süpersonik hızlarda yeni proteinler tasarlamak için yakın zamanda birçok strateji uygulanmaya başlandı.

Bunlardan biri, DALL-E gibi görüntü oluşturma araçlarına benzeyen yapı tabanlı yapay zekadır. Bu yapay zeka sistemleri gürültülü veriler üzerinde eğitiliyor ve gerçekçi protein yapıları bulmak için gürültüyü ortadan kaldırmayı öğreniyor. Difüzyon modelleri adı verilen bu modeller, biyolojiyle uyumlu protein yapılarını yavaş yavaş öğreniyorlar.

Başka bir strateji büyük dil modellerine dayanır. ChatGPT gibi, algoritmalar da protein “kelimeleri” arasındaki bağlantıları hızla buluyor ve bu bağlantıları bir tür biyolojik dilbilgisine dönüştürüyor. Bu modellerin ürettiği protein iplikçiklerinin, vücudun şifresini çözebileceği yapılara katlanması muhtemeldir. Bir örnek ProtGPT2'dir, ki bu mühendis olabilir yeni özelliklere yol açabilecek şekillere sahip aktif proteinler.

Dijitalden Fiziksele

Bu yapay zeka protein tasarım programları alarm zillerini çalıyor. Proteinler yaşamın yapı taşlarıdır; değişiklikler hücrelerin ilaçlara, virüslere veya diğer patojenlere verdiği tepkiyi önemli ölçüde değiştirebilir.

Geçen yıl dünyanın dört bir yanındaki hükümetler yapay zeka güvenliğini denetleme planlarını duyurdu. Teknoloji bir tehdit olarak konumlandırılmamıştı. Bunun yerine yasa koyucular, araştırmaların mahremiyet yasalarına uygun olmasını sağlayan ve ekonomiyi, halk sağlığını ve ulusal savunmayı destekleyen politikaları ihtiyatlı bir şekilde detaylandırdılar. Suçlamaya öncülük eden Avrupa Birliği şu konuda anlaşmaya vardı: AI Yasası teknolojiyi belirli alanlarda sınırlamak.

Yönetmeliklerde sentetik proteinlerden doğrudan söz edilmiyordu. Baker ve Church'e göre bu, aşırı kısıtlayıcı düzenlemeler nedeniyle diz kapağına sığabilecek tasarımcı proteinleri yapmak için harika bir haber. Bununla birlikte, Birleşmiş Milletler'in yapay zeka danışma organının yapay zeka ile ilgili yönergeleri paylaşmaya başlamasıyla yeni yapay zeka mevzuatı üzerinde çalışılıyor. uluslararası düzenleme bu yılın ortasında.

Tasarımcı proteinleri üretmek için kullanılan yapay zeka sistemleri son derece uzmanlaşmış olduğundan, eğer alan kendi kendini düzenlemek için küresel bir çaba içinde birleşirse, yine de düzenleyici radarların altında uçabilirler.

at 2023 Yapay Zeka Güvenliği ZirvesiAI destekli protein tasarımını tartışan uzmanlar, her yeni proteinin altında yatan DNA'nın belgelenmesinin anahtar olduğu konusunda hemfikirdi. Doğal benzerleri gibi tasarımcı proteinler de genetik koddan yapılmıştır. Tüm sentetik DNA dizilerinin bir veri tabanına kaydedilmesi, potansiyel olarak zararlı tasarımlara yönelik tehlike işaretlerinin tespit edilmesini kolaylaştırabilir (örneğin, yeni bir proteinin bilinen patojenik olanlara benzer yapılara sahip olması durumunda).

Biyogüvenlik veri paylaşımını engellemez. İşbirliği bilim için kritik önem taşıyor ancak yazarlar ticari sırları korumanın hâlâ gerekli olduğunu kabul ediyor. Yapay zekada olduğu gibi, bazı tasarımcı proteinler potansiyel olarak yararlı olabilir ancak açıkça paylaşılmayacak kadar tehlikeli olabilir.

Bu açmazı aşmanın bir yolu, güvenlik önlemlerini doğrudan sentez sürecine eklemektir. Örneğin yazarlar, her yeni genetik diziye rastgele DNA harflerinden oluşan bir barkod eklenmesini öneriyor. Bir sentez makinesi, proteini oluşturmak için onun DNA dizisini arar ve ancak kodu bulduğunda proteini oluşturmaya başlar.

Başka bir deyişle, proteinin orijinal tasarımcıları, sentezi kiminle paylaşacaklarını -ya da paylaşıp paylaşmayacaklarını- seçerken, sonuçlarını yayınlarda açıklayabilecek durumdalar.

Yeni proteinlerin yapımını bir sentez makinesine bağlayan bir barkod stratejisi aynı zamanda güvenliği artıracak ve kötü aktörleri caydıracak ve potansiyel olarak tehlikeli ürünlerin yeniden yaratılmasını zorlaştıracaktır.

Yazarlar, "Dünyanın herhangi bir yerinde yeni bir biyolojik tehdit ortaya çıkarsa, ilgili DNA dizileri kökenlerine kadar takip edilebilir" diye yazdı.

Zor bir yol olacak. Yazarlar, tasarımcı protein güvenliğinin bilim adamlarının, araştırma kurumlarının ve hükümetlerin küresel desteğine bağlı olacağını yazıyor. Ancak daha önce de başarılar elde edilmişti. Küresel gruplar kök hücre araştırması, genetik mühendisliği, beyin implantları ve yapay zeka gibi diğer tartışmalı alanlarda da güvenlik ve paylaşım kuralları oluşturdu. Her zaman takip edilmese de—CRISPR bebekleri kötü şöhretli bir örnektir— Bu uluslararası yönergeler çoğunlukla en son araştırmaların güvenli ve eşitlikçi bir şekilde ilerlemesine yardımcı olmuştur.

Baker ve Church'e göre biyogüvenlik konusunda açık tartışmalar bu alanı yavaşlatmayacaktır. Aksine, farklı sektörleri bir araya getirebilir ve kamusal tartışmayı başlatabilir, böylece özel protein tasarımı daha da gelişebilir.

Resim Kredi: Washington Üniversitesi

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://singularityhub.com/2024/01/29/ai-can-design-totally-new-proteins-from-scratch-its-time-to-talk-biosecurity/