英国BBCは本日（8月7日）、米スタンフォード大学の研究者がAI技術を使い、実験室環境で再現可能かつ完全に機能する新たなウイルスを設計したと報じました。
研究者によると、これはAIが完全なゲノムの設計に初めて成功した事例です。今回作られた16種の新型ウイルスは細菌への感染に使われますが、人間に脅威を与えるものではありません。
BBCの取材に対し、スタンフォード大学の助教であるブライアン・シー（Brian Hie）氏は、AIはこれまでも新型抗生物質の設計に使われてきたものの、技術的には、ゼロから生存可能なウイルスを設計する方が難しいと述べました。
研究チームによると、その手法はChatGPTなどの大規模言語モデルに似ています。ただし、大規模言語モデルがテキストの配列を予測するのに対し、チームが開発・使用したEvo1およびEvo2モデルは「生命の言語」を予測します。
モデルの訓練について、研究チームは、ウイルス、細菌、植物、人間の遺伝コードに由来するデータを使用したと説明しています。その後、モデルをファインチューニング（Fine-tuning）し、ファージ（bacteriophage、特定の細菌種にのみ感染するウイルス）を設計させました。
注：大規模言語モデルにおけるファインチューニングとは、特定のタスク向けデータセットを使って、事前学習済みの大規模言語モデルをさらに訓練することです。事前学習済みモデルは多くの一般的な情報を学習していますが、ファインチューニングによって特定分野に特化させることができます。
AIによる設計が有効か検証するため、スタンフォード大学の研究者は最も有望なAI設計302件を選び、実験室で合成しました。その結果、16件の設計が大腸菌（E. coli）を効果的に殺菌できることが確認されました。
新型ファージの開発は、抗生物質耐性菌による感染症に対する新たな治療法につながる可能性があります。報道によると、ファージ療法（phage therapy）は細菌感染症の増加に対処する有望な手段と見なされており、特に抗生物質で治療できない感染症への応用が期待されています。
今回の成果は、AIが自然界には存在しない新たな生物システムを設計できる能力を備えたことも示しています。Hie氏は、この能力によって新薬や新たな治療法を開発し、人間の健康を大幅に改善できる可能性があると考えています。
今回の研究で扱われたファージの遺伝コードの長さは約5,400塩基対（base pairs）です。これに対し、最小の生細胞のゲノムは約500,000塩基対、人間のゲノムは3,000,000,000塩基対です。
Hie氏は、単純な生物の設計を試みることは「多大な作業を必要とする可能性があるが、不可能ではない」と述べました。また、チームは「実際にこの方向で取り組むことに関心がある」としています。
スペインのポンペウ・ファブラ大学で合成生物学研究室を率いるMarc Güell教授は、今回の研究について「非常に重要な転換点」だと評価しました。その理由は、「歴史上初めて、人類がコンピューター上で生物学を設計し始めた」からです。
同教授は、これにより人類が直面するさまざまな大きな課題への対応策を想像できるようになると述べています。具体的には、病気の治療に用いるファージ、遺伝性疾患を治療する酵素、免疫療法に利用できる抗体などの開発が挙げられます。
参考
Generative design of bacteriophages with genome language models