Ученые Стэнфордского университета и некоммерческого института Arc в Пало-Альто с помощью ИИ разработали полностью жизнеспособные вирусные геномы. Об этом сообщает bioRxiv.
Вирусы, созданные компьютером, смогли успешно размножаться и уничтожать бактерии в лаборатории, открывая новые горизонты для медицины и биотехнологий.
Как ИИ научился создавать жизнь?
Исследователи применили модель ИИ под названием Evo. Эта модель работает по тем же принципам, что и большие языковые модели (например, ChatGPT), но обучена она была не на текстах, а на генетическом материале — геномах примерно двух миллионов бактериофагов. Бактериофаги — это вирусы, которые атакуют только бактерии, и они часто используются в медицинских исследованиях.
Для эксперимента ученые выбрали фаг phiX174 — один из самых простых вирусов, удобный для тестов. У него всего 11 генов и около 5000 «букв» ДНК.
Сотни вариантов, 16 рабочих геномов
ИИ Evo предложил сотни новых вариантов вирусных геномов. Из 302 вариантов, которые были синтезированы химическим путем в лаборатории, 16 оказались полностью функциональными.
Эти вирусы, спроектированные ИИ, успешно атаковали кишечную палочку (E. coli) в чашках Петри, продемонстрировав способность к репликации и разрушению бактерий. Брайан Хи, руководитель лаборатории института Arc, отметил: «Это было довольно поразительно — просто увидеть такой геном, созданный ИИ».
Авторы работы назвали это «первым генеративным проектом полных геномов».
Новые надежды для медицины
Создание вирусов с помощью ИИ открывает путь к нескольким критически важным направлениям:
- Фаговая терапия: Это лечение бактериальных инфекций без использования антибиотиков. Вирусы, созданные ИИ, могут дополнить или заменить антибиотики в случаях, где резистентность (устойчивость бактерий) слишком высока.
- Генная терапия: Вирусы могут использоваться как «доставщики» полезных генов в клетки человека.
- Биоинженерия: Технология поможет в создании инструментов для изучения генома и белков.
В будущем могут появиться «умные» фаги, запрограммированные на уничтожение только патогенных бактерий, при этом сохраняющие полезную микрофлору.
Безопасность и ограничения
Несмотря на прорыв, ученые соблюдали строгие меры предосторожности.
- Альтернатива патогенам: Исследователи намеренно обучали ИИ только на безопасных моделях, таких как бактериофаги, и не тестировали технологию на вирусах, патогенных для человека, из соображений биобезопасности.
- Сложность: ИИ пока не может создавать любые организмы. Технология ограничена микроорганизмами с простыми геномами. Например, геном кишечной палочки примерно в тысячу раз сложнее, чем у тестового фага phiX174, и подход к созданию таких крупных геномов с помощью ИИ пока не разработан.
Тем не менее, данное открытие, которое можно сравнить с созданием первой синтетической бактериальной клетки в 2010 году, показывает, что методы, основанные на ИИ-моделях, способны значительно модернизировать биологию, предлагая более быстрый способ «проб и ошибок» в генетическом проектировании.
