Искусственный интеллект сделал очередной шаг, стирающий грань с научной фантастикой: впервые в истории он полностью «написал» с нуля рабочий геном. Две модели ИИ успешно спроектировали генетический код вирусов, способных уничтожать бактерии, открывая путь к созданию новых методов лечения устойчивых к антибиотикам инфекций.
«Призраки в пробирке»: Как ИИ научился писать жизнь
Исследователи из Стэнфордского университета и Arc Institute в Калифорнии сообщили о беспрецедентном эксперименте. Их языковые модели, названные Evo 1 и Evo 2, сгенерировали чертежи 16 полноценных вирусов, которые в лабораторных условиях успешно атаковали и уничтожали бактерию кишечной палочки (Escherichia coli).
Это первый в истории случай, когда ИИ создал не отдельный ген или белок, а целый, функциональный геном. «Хотя вопрос, живые ли вирусы, остается дискуссионным, эта работа — важный шаг к использованию технологий для проектирования живых организмов», — говорит Брайан Хи, один из авторов исследования.
Процесс создания: от ChatGPT до «создателя вирусов»
Как это было сделано? Модели Evo 1 и Evo 2 обучались на миллиардах генетических последовательностей из геномов бактериофагов (вирусов, поражающих бактерии) — точно так же, как ChatGPT обучался на романах и текстах из интернета. В качестве «шаблона» исследователи использовали знаменитый бактериофаг ΦX174, который в 1977 году стал первым организмом с полностью расшифрованным ДНК-геномом.
Этот выбор был неслучаен: ΦX174 хорошо изучен, что позволяло оценить, насколько «новыми» будут мутации, предложенные ИИ. Кроме того, он безопасен и не заражает людей. Из соображений безопасности модели не обучались на геномах каких-либо вирусов, опасных для человека.
Из примерно 300 предложенных ИИ вариантов генома, 16 оказались жизнеспособными и смогли заразить кишечную палочку. Некоторые из созданных «с нуля» вирусов убивали бактерии даже быстрее, чем их природный прототип.
Будущее медицины: Фаговая терапия и не только
Самым впечатляющим результатом стало то, что «коктейль» из ИИ-сгенерированных вирусов смог побороть даже те штаммы кишечной палочки, которые были устойчивы к природному фагу ΦX174.
Это открытие имеет колоссальное значение для фаговой терапии — перспективного метода лечения бактериальных инфекций, устойчивых к антибиотикам. «В таких случаях необходимость срочно найти подходящий фаг будет очень высокой. Использование ИИ может стать мощным способом быстрого создания ‘пары’ для лечения пациентов», — комментирует Кимберли Дэвис, микробиолог из Школы общественного здравоохранения Блумберга при Университете Джонса Хопкинса.
Разумеется, эксперты подчеркивают необходимость жесткого контроля. Идеальный ИИ-сгенерированный фаг должен будет атаковать только «плохие» бактерии, не трогая полезную микрофлору, и эволюционировать вместе с бактерией, чтобы преодолевать ее сопротивление.
Помимо медицины, эта технология может ускорить производство антибиотиков или помочь в создании микробов, способных разлагать пластик. «Геном человека в полмиллиона раз больше генома ΦX174, так что впереди еще много работы», — заключает Брайан Хи.
Работа была опубликована на портале препринтов bioRxiv.org и еще не прошла процедуру рецензирования научным сообществом.