Per la prima volta un gruppo di scienziati è riuscito a progettare da zero virus creati con l’intelligenza artificiale. Hanno ottenuto 16 nuovi batteriofagi vitali mai esistiti in natura. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science, è stato realizzato da ricercatori della Stanford University e dell’Arc Institute ed e apre prospettive importanti nella lotta ai batteri resistenti agli antibiotici. 
I virus ottenuti non infettano gli esseri umani, ma esclusivamente alcuni batteri, e potrebbero in futuro essere utilizzati per sviluppare nuove terapie contro infezioni sempre più difficili da curare. Allo stesso tempo, gli stessi autori mettono in guardia sui possibili rischi legati alla biosicurezza.
Cosa sono i batteriofagi e perché sono importanti
I batteriofagi sono virus specializzati nell’infettare esclusivamente batteri. Questi microrganismi vengono studiati da tempo come alternativa possibile agli antibiotici, soprattutto contro quei batteri che hanno sviluppato resistenza ai farmaci tradizionali.
La ricerca si è concentrata sul batteriofago X174, uno dei virus più conosciuti dalla biologia molecolare. Si tratta del primo genoma completo di DNA mai sequenziato e sintetizzato, caratterizzato da un patrimonio genetico relativamente piccolo ma estremamente complesso.
Proprio questa struttura è stata il punto di partenza ideale per verificare se l’intelligenza artificiale fosse realmente in grado di progettare nuovi genomi funzionanti.
Come l’intelligenza artificiale ha creato nuovi virus
Per sviluppare i nuovi virus creati con IA, il team guidato da Brian L. Hie e Samuel H. King ha utilizzato due modelli di linguaggio genomico chiamati Evo 1 ed Evo 2.
Il principio è simile a quello dei modelli linguistici utilizzati per generare testi: invece di analizzare miliardi di parole, Evo è stato addestrato su milioni di sequenze di DNA appartenenti a oltre due milioni di batteriofagi. 
Successivamente gli algoritmi sono stati specializzati con circa 15 mila sequenze della famiglia Microviridae, imparando a riconoscere le regole evolutive che determinano il funzionamento dei genomi virali.
L’intelligenza artificiale ha così generato migliaia di nuove possibili combinazioni genetiche. Dopo una selezione effettuata con strumenti bioinformatici, i ricercatori hanno individuato 302 candidati ritenuti promettenti. Di questi, 285 sono stati sintetizzati in laboratorio.
Sedici virus si sono dimostrati vitali
Introducendo i genomi sintetici nei ceppi di Escherichia coli, gli scienziati hanno scoperto che 16 nuovi batteriofagi erano perfettamente vitali e capaci di infettare il batterio. Dodici provenivano dal modello Evo 1, mentre quattro erano stati progettati da Evo 2.
I nuovi virus non erano semplici copie del batteriofago naturale X174, ma presentavano nuove mutazioni, elementi regolatori differenti, geni modificati e perfino lunghezze genomiche diverse rispetto ai virus già esistenti.
Le analisi hanno mostrato anche comportamenti differenti durante la replicazione e la distruzione delle cellule batteriche, segno che l’intelligenza artificiale era riuscita realmente a progettare nuove architetture biologiche funzionanti.
Particolarmente interessante anche il risultato ottenuto attraverso la microscopia crioelettronica, che ha evidenziato come uno dei nuovi virus utilizzasse una proteina derivata da un batteriofago evolutivamente molto distante.
La sfida contro i batteri resistenti agli antibiotici
Uno degli aspetti più promettenti dello studio riguarda la lotta alla resistenza antimicrobica. I ricercatori hanno infatti creato un cocktail composto da diversi batteriofagi progettati dall’IA e lo hanno utilizzato contro due ceppi di Escherichia coli che erano diventati resistenti al batteriofago naturale X174.
La combinazione di virus artificiali è riuscita a superare rapidamente la resistenza sviluppata dai batteri, mentre un analogo cocktail costituito da batteriofagi naturali non ha prodotto lo stesso effetto. Secondo gli autori dello studio, questa capacità potrebbe consentire in futuro di sviluppare terapie fagiche personalizzate e molto più efficaci contro batteri che continuano a evolversi rapidamente.
Per questo motivo la ricerca viene considerata uno dei primi esempi concreti di progettazione genomica completa attraverso l’intelligenza artificiale.
Le prospettive e i rischi della biosicurezza
Accanto alle opportunità scientifiche emergono però anche interrogativi importanti. La possibilità di progettare interi genomi virali apre infatti nuove questioni legate alla biosicurezza e alla biosecurity. Gli stessi ricercatori sottolineano che ogni futuro progetto dovrà essere accompagnato da rigorosi sistemi di controllo e dalla presenza di esperti di sicurezza durante tutte le fasi della ricerca. 
Per ridurre i rischi, durante l’addestramento del modello Evo non sono stati utilizzati dati relativi ai virus che infettano gli esseri umani. I ricercatori hanno limitato l’apprendimento ai batteriofagi, evitando di fornire informazioni che potessero facilitare la progettazione di agenti patogeni pericolosi.
Negli Stati Uniti il tema è già al centro del dibattito scientifico. Il National Institutes of Health ha recentemente introdotto nuove regole per limitare gli esperimenti che potrebbero aumentare la pericolosità degli agenti biologici. Anche il commento pubblicato insieme allo studio su Science evidenzia come la domanda non sia più se la progettazione generativa dei virus diventerà possibile, ma come costruire sistemi di controllo in grado di garantire i benefici della tecnologia evitando utilizzi impropri.
La ricerca della Stanford University segna quindi un passaggio storico per la biologia sintetica: dimostra che l’intelligenza artificiale può progettare genomi completi e funzionanti, offrendo nuove speranze per la medicina del futuro, ma imponendo allo stesso tempo una riflessione sempre più urgente sulla sicurezza e sulla regolamentazione di queste tecnologie.
