هوش مصنوعی ژنوم‌های عملکردی کامل را طراحی می‌کند

مدل زبان ژنوم Evo 2 ژنوم‌های عملکردی جدیدی از باکتریوفاژ ΦX174 طراحی کرده است. حدود ۳۰۰ طرح تولید شده توسط هوش مصنوعی به صورت شیمیایی سنتز و در آزمایشگاه آزمایش شدند. شانزده فاژ سنتز شده قابل دوام بودند و در برابر باکتری‌های مقاوم Escherichia coli C مؤثر بودند، که نشان می‌دهد فاژدرمانی می‌تواند گزینه‌ای برای مقابله با مقاومت باکتریایی باشد. به عنوان یک نقطه عطف در علم، این اولین باری است که یک مدل زبانی عملکرد بیولوژیکی را در سطح کل ژنوم طراحی کرده است. 

تکامل حدود ۳ میلیارد سال است که از طریق جهش و انتخاب تصادفی، سیستم‌های بیولوژیکی را در طبیعت طراحی می‌کند. مردم مدتی است که از انتخاب مصنوعی برای شکل دادن به ویژگی‌های بیولوژیکی گیاهان و حیوانات استفاده می‌کنند. مهندسی ژنتیک اکنون به لطف پیشرفت‌های زیست‌شناسی مولکولی در چند دهه گذشته، ابزاری تثبیت‌شده برای طراحی سیستم‌های بیولوژیکی است. این امر مستلزم پیش‌بینی جزئیات ساختاری یک طراحی کاربردی و قابل اجرا است که کاری پیچیده و چالش‌برانگیز است. قدرت محاسباتی گسترده LLM های مدرن که به طور مناسب با داده‌های تکاملی و ژنتیکی مرتبط آموزش دیده‌اند، در افزایش جستجوی طرح‌های بیولوژیکی کاربردی مفید بوده است. 

اخیراً، هوش مصنوعی مولد در طراحی سیستم‌های بیولوژیکی پیچیده در مقیاس ژن‌ها و پروتئین‌های منفرد کاربرد پیدا کرده است. در سال ۲۰۲۵، محققان نشان دادند که یک مدل زبانی که در مقیاس داده‌های تکاملی آموزش داده شده است، می‌تواند پروتئین‌های عملکردی جدیدی تولید کند. آنها ESM3 را ارائه کردند، یک مدل زبان پروتئین که ساختار پروتئین و توالی‌های اسید آمینه را در صورت درخواست تولید می‌کند. توالی‌های پروتئین، ساختار سه‌بعدی و عملکرد سلولی یک پروتئین را تعیین می‌کنند. 

مدل‌های زبان ژنومی بر روی پیکره‌های بزرگی از DNA شامل میلیون‌ها ژنوم از تمام حوزه‌های حیات آموزش داده می‌شوند. در نتیجه، این مدل‌ها محدودیت‌های تکاملی که توالی‌های DNA را در طبیعت شکل می‌دهند، یاد می‌گیرند. آیا یک مدل زبان ژنومی می‌تواند کل ژنوم‌های عملکردی را تولید کند؟ 

در یک مطالعه اخیر که در 6 آگوست 2026 گزارش شد، محققان با موفقیت از مدل‌های زبان ژنوم، Evo 1 و Evo 2، برای تولید ژنوم‌های کامل باکتریوفاژ ΦX174 با معماری‌های ژنتیکی واقع‌گرایانه و اختصاصی برای میزبان باکتریایی، Escherichia coli C، استفاده کردند. آنها از فاژ طبیعی ΦX174 به عنوان الگوی طراحی استفاده کردند. هزاران ژنوم تولید شده ارزیابی شدند که حدود 300 مورد از آنها به صورت شیمیایی سنتز و در آزمایشگاه آزمایش شدند. شانزده فاژ زنده تشخیص داده شدند. فاژهای زنده جدید بودند و هنگام آزمایش این توانایی، به سرعت بر سویه‌های E. coli مقاوم به ΦX174 غلبه کردند.

این مطالعه مدل‌های زبان ژنوم را به سطح بالاتری ارتقا می‌دهد، زیرا نشان داده است که این مدل‌ها می‌توانند محدودیت‌های تکاملی در توالی‌های DNA را با دقت کافی برای تولید ژنوم‌های عملکردی کامل ثبت کنند. این همچنین مسیری اساسی را برای درمان‌های باکتریوفاژ علیه باکتری‌های مقاوم ترسیم می‌کند. 

***

منابع:

1. هیز تی. وl. 2025. شبیه‌سازی ۵۰۰ میلیون سال تکامل با یک مدل زبانی. Science. 16 ژانویه ۲۰۲۵. جلد ۳۸۷، شماره ۶۷۳۶، صفحات ۸۵۰-۸۵۸. DOI: https://doi.org/10.1126/science.ads0018
2. کینگ اس اچ وl. 2026. طراحی مولد باکتریوفاژها با مدل‌های زبان ژنوم. علم. 6 آگوست 2026. جلد 393، شماره 6811. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aec2657
3. Inglesby TV و Hanke MS، 2026. ژنوم‌های ویروسی طراحی‌شده با هوش مصنوعی. علم. ۶ آگوست ۲۰۲۶. جلد ۳۹۳، شماره ۶۸۱۱، صفحات ۵۶۳-۵۶۴. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aej8512
4. هوش مصنوعی یک قاتل جدید برای باکتری E. Coli طراحی می‌کند. استنفورد ریپورتز، 6 آگوست 2026. موجود در https://news.stanford.edu/stories/2026/08/evo-2-ai-tool-e-coli-killer-bacteriophages

***

مقالات مرتبط: 

1. رابط‌های مغز و کامپیوتر (BCI): به سوی ادغام انسان با هوش مصنوعی  (18 مارس 2026)
2. سارا: اولین ابزار مولد مبتنی بر هوش مصنوعی WHO برای ارتقای سلامت (2 آوریل 2024)
3. هوش مصنوعی مولد (AI): WHO دستورالعمل جدیدی در مورد مدیریت LMM ها صادر می کند (19 ژانویه 2024)
4. سیستم‌های هوش مصنوعی (AI) تحقیقات خود را در شیمی انجام می‌دهند (26 دسامبر 2023) 
5. هوش مصنوعی (AI) برای تشخیص پزشکی سریع و کارآمد (15 آوریل 2018) 

***