Het genoomtaalmodel Evo 2 heeft nieuwe functionele genomen van bacteriofaag ΦX174 ontworpen. Ongeveer 300 van de door AI gegenereerde ontwerpen werden chemisch gesynthetiseerd en in het laboratorium getest. Zestien gesynthetiseerde fagen bleken levensvatbaar en effectief te zijn tegen de resistente Escherichia coli C-bacterie, wat suggereert dat faagtherapie een optie zou kunnen zijn om bacteriële resistentie te bestrijden. Dit is een mijlpaal in de wetenschap, omdat het de eerste keer is dat een taalmodel een biologische functie op het niveau van het gehele genoom heeft ontworpen.
Evolutie is al zo'n 3 miljard jaar bezig met het ontwerpen van biologische systemen in de natuur door middel van willekeurige mutatie en selectie. Kunstmatige selectie wordt al geruime tijd gebruikt om de biologische eigenschappen van planten en dieren vorm te geven. Genetische manipulatie is nu een gevestigd instrument voor het ontwerpen van biologische systemen, dankzij de vooruitgang in de moleculaire biologie van de afgelopen decennia. Dit vereist het voorspellen van structurele details van een functioneel en levensvatbaar ontwerp, wat een complexe en uitdagende taak is. De enorme rekenkracht van moderne LLM's, die getraind zijn met relevante evolutionaire en genetische data, is van onschatbare waarde gebleken bij het ondersteunen van de zoektocht naar functionele biologische ontwerpen.
De laatste tijd wordt generatieve AI steeds vaker toegepast bij het ontwerpen van complexe biologische systemen op het niveau van individuele genen en eiwitten. In 2025 lieten onderzoekers zien dat een taalmodel dat op grote schaal is getraind met evolutionaire data, nieuwe functionele eiwitten kan genereren. Ze presenteerden ESM3, een eiwittaalmodel dat op verzoek eiwitstructuren en aminozuursequenties genereert. Eiwitsequenties bepalen de driedimensionale structuur en cellulaire functie van een eiwit.
Genoomtaalmodellen worden getraind op grote hoeveelheden DNA, bestaande uit miljoenen genomen uit alle levensdomeinen. Hierdoor leren deze modellen de evolutionaire beperkingen die DNA-sequenties in de natuur vormgeven. Kan een genoomtaalmodel complete, functionele genomen genereren?
In een recent onderzoek, gepubliceerd op 6 augustus 2026, hebben onderzoekers met succes de genoomtaalmodellen Evo 1 en Evo 2 gebruikt om complete genomen van bacteriofaag ΦX174 te genereren met realistische genetische architecturen en specificiteit voor de bacteriële gastheer, Escherichia coli C. Ze gebruikten de natuurlijke faag ΦX174 als ontwerpsjabloon. Duizenden van de gegenereerde genomen werden geëvalueerd, waarvan er ongeveer 300 chemisch werden gesynthetiseerd en in het laboratorium werden getest. Zestien fagen bleken levensvatbaar. De levensvatbare fagen waren nieuw en bleken ΦX174-resistente E. coli- stammen snel te overwinnen toen ze op dit vermogen werden getest.
Deze studie tilt genoomtaalmodellen naar een hoger niveau, omdat is aangetoond dat deze modellen evolutionaire beperkingen in DNA-sequenties met voldoende nauwkeurigheid kunnen vastleggen om complete, functionele genomen te produceren. Dit effent tevens de weg voor bacteriofaagtherapieën tegen resistente bacteriën.
***
Referenties:
- Hayes T. enl. 2025. Het simuleren van 500 miljoen jaar evolutie met een taalmodel. Science. 16 januari 2025. Vol. 387, nummer 6736, pp. 850-858. DOI: https://doi.org/10.1126/science.ads0018
- Koning SH enl. 2026. Generatief ontwerp van bacteriofagen met behulp van genoomtaalmodellen. Wetenschap6 augustus 2026. Vol. 393, nummer 6811. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aec2657
- Inglesby TV en Hanke MS, 2026. Door AI ontworpen virale genomen. Science. 6 augustus 2026. Vol. 393, nummer 6811, blz. 563-564. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aej8512
- AI ontwerpt een nieuw middel om E. coli te doden. Stanford Reports. 6 augustus 2026. Beschikbaar op https://news.stanford.edu/stories/2026/08/evo-2-ai-tool-e-coli-killer-bacteriophages
***
Gerelateerde artikelen:
- Hersenen-computerinterfaces (BCI): Op weg naar de samensmelting van mens en AI (18 maart 2026)
- SARAH: WHO's eerste generatieve AI-gebaseerde tool voor gezondheidsbevordering (2 april 2024)
- Generatieve kunstmatige intelligentie (AI): WHO brengt nieuwe richtlijnen uit voor het bestuur van LMM's (19 januari 2024)
- Systemen voor kunstmatige intelligentie (AI) voeren autonoom onderzoek uit in de scheikunde (26 december 2023)
- Kunstmatige intelligentie (AI) voor snelle en efficiënte medische diagnose (15 april 2018)
***
