Исследователи Arc Institute создали 700 000 вариантов бактериофагов, синтезировали 300 и выделили 16 штаммов, способных инфицировать даже устойчивые к антибиотикам бактерии
Искусственный интеллект318:51
Специалисты из Arc Institute (некоммерственная исследовательская организация, расположенная в Пало-Альто, Калифорния) впервые применили искусственный интеллект для разработки жизнеспособных бактериофагов — вирусов, атакующих бактерии, — которые не встречаются в природе. Результаты их работы были опубликованы в журнале Science.
Для создания новых геномов авторы обучили геномную языковую модель Evo на основе миллионов ДНК-последовательностей из всех доменов жизни. Эта модель, построенная на аналогичных принципах, что и большие языковые модели для обработки текста, выявила эволюционные ограничения, характерные для природных геномов, и смогла создавать их новые варианты. В качестве образца был использован безвредный для человека бактериофаг Phi X-174, который инфицирует кишечную палочку (Escherichia coli).
Согласно данным издания The New York Times, модель Evo сгенерировала 700 000 потенциальных геномов. Исследователи отобрали примерно 300 из них, синтезировали в лаборатории и внедрили в бактерии, которые затем произвели зрелые вирусные частицы. В итоге, жизнеспособными оказались 16 фагов. Их геномы значительно отличались от природных: содержали новые мутации, необычные гены и регуляторные элементы, а также имели различную длину. Один из фагов использовал в структуре капсида (белковой оболочки) белок упаковки ДНК, происходящий от эволюционно далекого вируса.
Исследования показали, что созданные фаги обладают различной инфекционной активностью и могут инфицировать два штамма E. coli, включая те, которые выработали устойчивость к природному фагу Phi X-174. Смесь нескольких сгенерированных фагов быстро справилась с резистентными бактериями, в то время как смесь природных фагов такого эффекта не дала. Это подчеркивает потенциал данного метода для разработки фаговой терапии против бактерий, устойчивых к антибиотикам.
Тем не менее, технология вызывает беспокойство у экспертов в области биобезопасности. Профессор Том Инглсби (Tom Inglesby) и доктор Мориц Ханке (Moritz Hanke) из Центра безопасности здоровья Университета Джонса Хопкинса в сопроводительной статье в Science выразили опасения, что возможность синтезировать вирусные геномы с помощью генеративного ИИ появилась раньше, чем были установлены меры контроля за этой деятельностью. «Способность создавать вирусные геномы с помощью генеративного ИИ теперь существует. Однако управление, которое могло бы безопасно направлять этот процесс, отсутствует», — отметили они.
На прошлой неделе Национальные институты здравоохранения США (NIH) внедрили новые правила, запрещающие эксперименты, которые могут повысить риск биологических агентов. Однако ограничения не касаются исключительно вычислительных исследований: документ разрешает компьютерное моделирование и проектирование новых форм биологических агентов, при условии, что они не связаны с объектами, вызывающими опасения (то есть с уже существующими опасными патогенами, такими как вирус оспы). Таким образом, разработка ИИ-генераторов геномов остается вне прямого регулирования.
Работа Arc Institute является первой, которая подтверждает, что генеративные модели способны проектировать целые геномы с заданными характеристиками. Это открывает перспективы для создания адаптивных фаговых препаратов в борьбе с быстро эволюционирующими бактериями, но одновременно требует внедрения новых механизмов контроля за применением подобных технологий.
Darth SaharaИсточники:ScienceИскусственный интеллект3Искусственный интеллектБиотехнологииБиобезопасностьСинтетическая биологияБактериофагиГеномные языковые моделиArc Institute18:51
Источник