ИИ спроектировал вирусы для уничтожения бактерий

Коллектив исследователей Стэнфордского университета и некоммерческого института Arc Institute в Пало-Альто (Калифорния) объявил о разработке инновационных генетических кодов вирусов с использованием искусственного интеллекта. Некоторые из этих вирусов продемонстрировали способность к самовоспроизведению и уничтожению бактерий в лабораторных условиях. Ученые называют эту работу «первой генеративной разработкой полноценных геномов».

Исследователи применили две версии алгоритма ИИ под названием Evo, созданного по принципу крупных языковых моделей, таких как ChatGPT. В отличие от текстовых данных, Evo обучался на последовательностях приблизительно двух миллионов бактериофагов – вирусов, поражающих бактерии. В качестве отправной точки был взят фаг phiX174, содержащий 11 генов и около 5000 «букв» ДНК.

Затем специалисты химически синтезировали 302 варианта геномов, предложенных ИИ, в виде молекул ДНК и смешали их с бактериями E. coli. В чашках Петри образовались характерные зоны лизиса бактерий. Из всех 302 протестированных геномов 16 оказались функциональными: сконструированные ИИ бактериофаги начали реплицироваться, разрушая бактериальные клетки.

Сгенерированные бактериофаги. Источник: Samuel H. King, Claudia L. Driscoll, David B. Li, Daniel Guo, Aditi T. Merchant, Garyk Brixi, Max E. Wilkinson, Brian L. Hie / CC-BY 4.0 International license

Джей Крейг Вентер, который почти два десятилетия назад создал один из первых организмов с синтетической ДНК, охарактеризовал новый метод как «ускоренную версию проб и ошибок». Он напомнил, что в 2008 году его команда вручную синтезировала полный геном бактерии после длительного тестирования различных участков, назвав это «ручным аналогом ИИ». При этом ключевым преимуществом новой методики является её скорость. Авторы предполагают, что ИИ-методы способны радикально трансформировать биологию. Уже в 2024 году Нобелевскую премию присудили за предсказание структуры белков с помощью ИИ, а инвесторы вкладывают миллиарды долларов в разработку лекарств на основе искусственного интеллекта.

Компьютерно сгенерированные вирусы могут найти практическое применение, например, в фаговой терапии – методе борьбы с бактериальными инфекциями. Похожие разработки ведутся для защиты от черной гнили капусты.

Исследователи Стэнфорда подчёркивают, что не обучали своё ИИ на геномах вирусов, представляющих опасность для человека. Однако существует риск, что технология может быть использована другими учёными для работы с патогенами, что вызывает серьёзные опасения. Джей Крейг Вентер выразил глубокую тревогу относительно потенциала применения подобных методов для создания вирусов оспы или сибирской язвы.

Вопрос о создании с помощью ИИ генома более сложного организма остаётся открытым. Так, размер генома E. coli примерно в тысячу раз превышает размер phiX174. На данный момент не существует простого способа проверить эффективность подхода для больших геномов. Хотя некоторые вирусы способны «запускаться» с одной цепочки ДНК, это не относится к более сложным организмам – бактериям, млекопитающим или человеку.

Источник: iXBT