Yapay Zeka, İnsan Genomunu Değiştirebilecek Moleküler Mekanizmalar Üretti!

Üretken yapay zeka (İng: "generative AI") teknolojileri, şiir ve bilgisayar programları yazabiliyor ya da Hollywood filmlerinden fırlamış gibi görünen oyuncak ayı resimleri ve çizgi film karakterlerinin videolarını yaratabiliyor.

Şimdi ise yeni yapay zeka teknolojisi, DNA'nızı düzenleyebilecek mikroskobik biyolojik mekanizmalar için planlar üreterek bilim insanlarının hastalıklarla bugünkünden çok daha hassas ve hızlı bir şekilde mücadele edebilecekleri bir geleceğe işaret ediyor.

Berkeley, Kaliforniya'da Profluent adlı bir girişim tarafından 22 Nisan 2024 günü yayınlanan bir araştırma makalesinde açıklanan teknoloji, 2022'de piyasaya sürüldükten sonra yapay zeka patlamasını başlatan çevrimiçi sohbet robotu ChatGPT'yi yönlendiren aynı yöntemlere dayanıyor.^[1] Şirketin makaleyi Mayıs 2024'te Amerikan Gen ve Hücre Terapisi Derneği'nin yıllık toplantısında sunması bekleniyor.

ChatGPT'nin Wikipedia makalelerini, kitapları ve sohbet günlüklerini analiz ederek dil oluşturmayı öğrenmesi gibi, Profluent'in teknolojisi de bilim insanlarının insan DNA'sını düzenlemek için zaten kullandıkları mikroskobik mekanizmalar da dahil olmak üzere muazzam miktarda biyolojik veriyi analiz ettikten sonra yeni gen editörleri yaratıyor.

Bu gen editörleri, CRISPR adı verilen biyolojik mekanizmaları içeren Nobel Ödüllü yöntemlere dayanmaktadır. CRISPR'a dayalı teknoloji, orak hücre anemisi ve körlük gibi kalıtsal durumlara neden olan genleri değiştirmenin bir yolunu sağlayarak, bilim insanlarının hastalık ve rahatsızlıkları inceleme ve bunlarla mücadele etme yöntemlerini şimdiden değiştirmektedir.

Daha önce CRISPR yöntemleri doğada bulunan mekanizmaları (spesifik olarak bakterilerden elde edilen ve bu mikroskobik organizmaların mikroplarla savaşmasını sağlayan biyolojik materyalleri) kullanıyordu. Profluent'in araştırma makalesini okuyan San Francisco'daki California Üniversitesi'nde biyomühendislik ve terapötik bilimler bölümünde profesör ve bölüm başkanı olan James Fraser, yapay zekanın keşfettiği metot hakkında şöyle diyor:

[Yapay zekanın geliştirdiği metot] bugüne kadar hiç var olmadı. Sistem, bunları yaratmayı doğadan öğrendi; ama ürettiği şeyler yeni.

Bu teknolojinin, eninde sonunda, milyarlarca yıllık evrim sürecinde geliştirilmiş olanlardan daha çevik ve daha güçlü gen düzenleyiciler üretmesi umuluyor.

22 Nisan 2024'te Profluent, insan DNA'sını düzenlemek için yapay zeka tarafından üretilen bu gen editörlerinden birini kullandığını ve OpenCRISPR-1 adı verilen bu editörü "açık kaynaklı" hale getirdiğini de söyledi. Bu, bireylerin, akademik laboratuarların ve şirketlerin teknolojiyi ücretsiz olarak denemelerine izin verdiği anlamına geliyor.

Yapay zeka araştırmacıları genellikle yapay zeka sistemlerini çalıştıran temel yazılımları açık kaynak olarak kullanırlar, çünkü bu sayede başkaları da kendi çalışmalarını geliştirebilir ve yeni teknolojilerin geliştirilmesini hızlandırabilir. Ancak biyoloji laboratuvarları ve ilaç şirketlerinin OpenCRISPR-1 gibi buluşları açık kaynaklı hale getirmeleri daha az yaygındır.

Profluent, yapay zeka teknolojisi tarafından üretilen gen editörlerini açık kaynaklı hale getirse de, yapay zeka teknolojisinin kendisini açık kaynaklı hale getirmiyor.

Proje, tıbbi bakımı iyileştirebilecek yapay zeka teknolojileri oluşturmaya yönelik daha geniş bir çabanın parçası. Örneğin Washington Üniversitesi'ndeki bilim insanları, yeni aşıların ve ilaçların geliştirilmesini hızlandırmak için çalışırken OpenAI'nin ChatGPT'si gibi sohbet robotlarının ve Midjourney gibi görüntü oluşturucuların arkasındaki yöntemleri kullanarak tamamen yeni proteinler (tüm insan yaşamını yönlendiren mikroskobik moleküller) yaratıyorlar.

Üretken yapay zeka teknolojileri, bilim insanlarının "sinir ağı" olarak adlandırdığı ve büyük miktarda veriyi analiz ederek becerileri öğrenen matematiksel bir sistem tarafından yönlendirilir. Örneğin dijital görüntüler yaratmakta kullanılan Midjourney, milyonlarca dijital görüntüyü ve bu görüntülerin her birini tanımlayan başlıkları analiz eden bir sinir ağı tarafından desteklenmektedir. Sistem, görüntüler ve kelimeler arasındaki bağlantıları tanımayı öğrenmiştir. Yani Golden Gate Köprüsü'nden atlayan bir gergedanın görüntüsünü istediğinizde, ne yapacağını bilmektedir.

Profluent'in teknolojisi, bilim insanlarının genleri düzenlemek için kullandıkları mikroskobik biyolojik mekanizmaları tanımlayan kimyasal bileşikler olan amino asit ve nükleik asit dizilerinden öğrenen benzer bir yapay zeka modeli tarafından yönlendiriliyor. Esasen, doğadan alınan CRISPR gen düzenleyicilerinin davranışını analiz ediyor ve tamamen yeni gen düzenleyicilerinin nasıl üretileceğini öğreniyor. Daha önce yazılım devi Salesforce'un yapay zeka laboratuvarında çalışmış bir araştırmacı olan Profluent'in CEO'su Ali Madani şöyle diyor:

Bu yapay zeka modelleri, dizilerden öğreniyor - bunlar ister karakter veya kelime dizileri, ister bilgisayar kodu, ister amino asitler olsun.

Profluent, bu sentetik gen düzenleyicileri henüz klinik deneylerden geçirmedi, bu nedenle CRISPR'ın performansıyla eşleşip eşleşemeyecekleri veya onu aşıp aşamayacakları belli değil. Ancak en azından bunun yapılabileceğini ispatlamış olmak, yapay zeka modellerinin insan genomunu düzenleyebilecek bir şeyler üretebileceğini de gösteriyor.

Yine de bu teknolojinin kısa vadede sağlık hizmetlerini etkilemesi pek olası değil. Berkeley'deki California Üniversitesi Yenilikçi Genomik Enstitüsü'nde gen düzenleme öncüsü ve bilimsel direktör olan Fyodor Urnov, bilim insanlarının hastalık ve rahatsızlıklarla savaşmak için kullanabilecekleri doğal olarak oluşan gen düzenleyicileri konusunda bir sıkıntı yaşamadıklarını vurguluyor. Darboğazın, bu düzenleyicilerin hastalar üzerinde kullanılmadan önce güvenlik, üretim ve düzenleyici incelemeler gibi preklinik çalışmalardan geçirilmesinin maliyeti olduğunu söylüyor.

Ancak üretken yapay zeka sistemleri genellikle muazzam bir potansiyele sahiptir çünkü giderek artan miktarda veriden öğrendikçe hızla gelişme eğilimindedirler. Profluent'inki gibi bir teknoloji gelişmeye devam ederse, sonunda bilim insanlarının genleri çok daha kesin yollarla düzenlemelerine olanak sağlayabilir. Dr. Urnov, bunun uzun vadede ilaçların ve tedavilerin bugünkünden çok daha hızlı bir şekilde kişiye özel hale getirildiği bir dünyaya yol açabileceğini umuyor:

Talep üzerine sadece haftalar içinde CRISPR'a sahip olduğumuz bir dünya hayal ediyorum.

Bilim insanları uzun zamandır CRISPR'ın insanlarda kullanılmasına karşı uyarıda bulunuyorlar çünkü bu, kanseri tetiklemek gibi istenmeyen yan etkileri olabilecek nispeten yeni bir teknoloji ve insan embriyolarının genetik olarak değiştirilmesi gibi etik olmayan kullanımlara da yol açabilir.

Bu, aynı zamanda sentetik gen editörleri için de bir endişe kaynağıdır. Ancak bilim insanlarının embriyoları düzenlemek için ihtiyaç duydukları her şeye zaten erişimleri var. Dr. Fraser, şöyle diyor:

Kötü bir aktör, etik olmayan biri, yapay zeka tarafından yaratılmış bir düzenleyici kullanıp kullanmama konusunda endişelenmez. Onlar, basitçe, mevcut olanı kullanmaya devam edeceklerdir.