Машина, создай мне вирус: мечта и кошмар новой биологии

Исследователи из Стэнфорда спроектировали и создали с нуля, с помощью искусственного интеллекта, вирусы, атакующие устойчивую бактерию в лабораторных условиях, чем взбудоражили научный мир. Потенциал этих новых микроорганизмов в медицине огромен, но вопросы о будущем еще масштабнее. Сможем ли мы вскоре попросить обучающуюся программу спроектировать живые организмы по нашему желанию, с нужными нам свойствами?

Ответ пока «нет», но это самое неуверенное «нет», которое мы когда-либо слышали от ученых по этому вопросу. В принципе, говорят они, технология существует. «Через 50 лет, если ты захочешь поплавать в море, я смогу вырастить тебе жабры», — прогнозирует доктор Лиор Нисим, глава лаборатории биомедицинских приложений синтетической биологии на медицинском факультете Еврейского университета. «Если бы ты спросила меня пять лет назад, я бы сказал, что это произойдет не раньше, чем через 100 лет. Сейчас я ставлю на 50, может быть, 40, а может, и быстрее. А может быть, через несколько десятков лет твой ребенок сможет нарисовать вымышленное существо, а ты сможешь нажать на кнопку и создать для него такое животное, настоящее».

Как ИИ-инструмент создал вирус, которого нет в природе

Изучение генетической базы: Модель ИИ изучает последовательности ДНК существующих фагов (вирусов, атакующих бактерии).
Определение задачи: Исследователи поставили перед моделью задачу спроектировать фаг, который атакует бактерию E. coli.
Создание вариаций: Модель предлагает новые генетические последовательности, которых нет в природе.
Фильтрация: Исследователи выбирают наиболее вероятных кандидатов и создают их.
Тест на активность: 16 выбранных фагов действительно заразили и убили заданную бактерию.

Программа предсказала — и оказалась права

Исследование, вызвавшее научный и медийный интерес, было опубликовано в начале месяца в ведущем журнале Science. Исследователи из Стэнфордского университета и института Arc в Пало-Альто, специализирующегося на искусственном интеллекте в биологии, сообщили, что спроектировали, а затем построили с нуля короткие вирусы, называемые фагами. Они были спроектированы для атаки на бактерию E. coli и преуспели в этом.

«Исследователи взяли распространенный фаг, против которого бактерия умеет вырабатывать устойчивость, и попросили специализированные языковые модели для генетического проектирования создать вариации этих фагов, которые неизвестны миру, но, согласно программе, будут активны и преодолеют устойчивость бактерий. Спроектированный вирус был комбинацией базового фага и различных белков, известных по другим фагам. Система предсказала, что они придадут фагу определенные свойства, и оказалась права».

Модели, с помощью которых были спроектированы фаги, — это Evo и Evo2, созданные институтом ARC. Доктор Ишай Пинто, старший преподаватель и глава лаборатории вычислительной вирусологии в университете Бар-Илан, объясняет, как они работают: «Это генеративные модели для геномного проектирования. Точно так же, как мы можем сказать чат-боту написать абзац для определенной цели, эта машина может писать геномы в соответствии с целями, которые мы определяем. Этой системе сказали: «Ты видела много фагов, которые убивают E. coli. Теперь спроектируй мне еще много таких». А затем их отфильтровали и оставили тех, которые выглядели более активными. Из них 16 фагов действительно заразили бактерию и убили ее».