בינה מלאכותית ביולוגית בשם פרוטאוס: האבולוציה המהירה של המולקולות: מערכת המחקר החדשנית, שזכתה לשם פרוטאוס (PROTein Evolution Using Selection), רותמת את עקרון "האבולוציה המכוונת" – טכניקת מעבדה המדמה את כוחה של האבולוציה הטבעית. בניגוד לתהליכים הנמשכים שנים, פרוטאוס מאיצה מחזורים של אבולוציה וברירה טבעית, ומאפשרת ליצור מולקולות בעלות פונקציות חדשות בתוך שבועות ספורים.

החידוש המרכזי של פרוטאוס טמון ביכולתה לבצע אבולוציה מכוונת בתאים יונקים, בניגוד לשיטות קודמות שפעלו בעיקר בתאי חיידקים. משמעות הדבר היא שניתן לייצר מולקולות המותאמות באופן מדויק לפעולה בגוף האדם, דבר שהיה קשה או בלתי אפשרי בטכנולוגיות קיימות. הפוטנציאל הרפואי עצום: המערכת יכולה לשפר טכנולוגיות עריכת גנים לפתח תרופות חדשות, ואף למצוא פתרונות לבעיות גנטיות מורכבות תוך שבועות, במקום שנים של מחקר אנושי.

התגברות על אתגרים ופוטנציאל עתידי

האתגר הגדול בפיתוח פרוטאוס היה להבטיח את יציבות תאי היונקים לאורך מחזורי האבולוציה והמוטציות הרבים, ולמנוע מהמערכת "לרמות" על ידי יצירת פתרונות טריוויאליים. המפתח לכך נמצא בשימוש בחלקיקי וירוס כימריים, המשלבים מעטפות של וירוסים שונים כדי לחסום את דרכי "הרמאות". עיצוב זה אפשר לתאים לעבד פתרונות רבים במקביל, כאשר הפתרונות המשופרים הפכו לדומיננטיים.

חכמה ומוסר

החוקרים דיווחו כי השתמשו בפרוטאוס כדי לפתח גרסאות משופרות של חלבונים שניתנים לוויסות תרופתי בקלות רבה יותר, וכן "ננו-גופים" (גרסאות מיניאטוריות של נוגדנים) המסוגלים לזהות נזקי DNA, תהליך קריטי בהתפתחות סרטן. עם זאת, המערכת אינה מוגבלת ליישומים אלו וניתן להשתמש בה לשיפור תפקודם של רוב החלבונים והמולקולות. המערכת הוגדרה כקוד פתוח לקהילה המדעית, וצפויה להאיץ פיתוחים בתחומי עריכת גנים ותרופות mRNA.