Искусственный интеллект написал геном вируса — и он заработал

Исследователи из Стэнфордского университета впервые использовали искусственный интеллект для создания полноценных функционирующих вирусов. Разработанные с помощью ИИ бактериофаги — вирусы, поражающие только бактерии, — успешно уничтожили штаммы кишечной палочки, устойчивые к природным аналогам. Работа опубликована в журнале Science.

Учёные применили модели Evo1 и Evo2 — геномные аналоги больших языковых моделей, лежащих в основе чат-ботов. Модели обучались на генетических данных двух миллионов бактериофагов. Ключевое ограничение: из обучения исключили генетический код вирусов, способных поражать растения, животных и человека, чтобы снизить риск создания опасных патогенов.

ИИ сгенерировал тысячи потенциальных геномов, из которых исследователи отобрали почти триста для синтеза в лаборатории. Их внедрили в бактерии, которые прочитали код и собрали новые вирусы. Процесс оказался неэффективным: только шестнадцать вирусов оказались жизнеспособными. Однако коктейль из них быстро преодолел резистентность двух штаммов кишечной палочки.

Геном созданного бактериофага имеет длину около 5400 пар оснований. Для сравнения: минимальный геном живой клетки — около 500 тысяч пар оснований. Синтез одного нового вирусного генома может стоить десятки-сотни тысяч долларов.

Способность быстро проектировать геномы и адаптировать их под конкретные бактерии может преобразовать фаговую терапию — метод лечения бактериальных инфекций с помощью вирусов. Устойчивость бактерий к антибиотикам — одна из главных проблем медицины: со временем бактерии вырабатывают иммунитет к препаратам. Генетически разнообразные фаги в коктейле могут преодолевать эту устойчивость. Учёные видят потенциал в создании фагов против туберкулёза, метициллин-резистентного стафилококка и синегнойной палочки.

Однако работа вызывает серьёзные вопросы биобезопасности. Эксперты Центра безопасности здоровья Университета Джонса Хопкинса предупредили: возможность составлять вирусные геномы с помощью генеративного ИИ теперь существует, а управление для безопасного направления этого процесса — пока нет. Главный риск: ИИ, обученный на генетическом коде опасных патогенов, может использоваться для проектирования более вредоносных вирусов. Именно поэтому исследователи исключили опасные вирусы из обучающих данных.

Некоторые специалисты считают, что угроза преувеличена: гораздо проще взять существующий патоген и внести в его геном изменения, усиливающие опасность. Другие отмечают, что ключевой точкой вмешательства должно быть производство ДНК, а не только регулирование самих моделей ИИ.

Профессор из Манчестерского института биотехнологии назвал работу важной вехой: языковые модели генома начинают постигать принципы дизайна, закодированные эволюцией, открывая дверь для написания геномов с помощью ИИ. Впервые в истории мы начинаем проектировать биологию на компьютере.

Вопрос остаётся открытым: куда приведёт эта технология — к новым лекарствам или к новым угрозам?