Искусственный интеллект впервые помог ученым спроектировать целые геномы вирусов, способных заражать и уничтожать бактерии. Работа опубликована в журнале Science.
Ученые использовали геномные языковые модели, которые анализируют закономерности, но работают не с текстом, а с последовательностями ДНК.
В качестве основы исследователи использовали небольшой бактериофаг ΦX174, заражающий кишечную палочку. Модель дополнительно обучили на примерно 15 000 геномах родственных бактериофагов и предложили ей создать новые варианты вирусных геномов.
Затем наиболее перспективные из них синтезировали в лаборатории и проверили, смогут ли они превратиться в полноценные вирусные частицы.
Из сотен вариантов работали 16
Исследователи отобрали 302 проекта геномов. Из них 285 удалось синтезировать, но только 16 вариантов оказались рабочими. Их геномы запускали производство новых вирусных частиц, способных заражать бактерии.
По словам ученых, особенно важным оказался сам факт того, что ИИ смог спроектировать целый работающий геном, в котором множество генов должны согласованно взаимодействовать друг с другом.
Почему это может помочь против «супербактерий»
Бактериофаги — это вирусы, которые заражают бактерии, но не атакуют человеческие клетки. Их уже много лет изучают как возможную альтернативу антибиотикам.
Проблема в том, что бактерии тоже могут становиться устойчивыми к фагам. Исследователи проверили, сможет ли созданный ИИ подход помочь обойти такую устойчивость.
Для этого они получили штаммы, устойчивые к исходному фагу ΦX174. Коктейль из 16 новых фагов смог преодолеть эту устойчивость у трех штаммов бактерии.
Таким образом, ученые показали потенциально новый способ реагировать на эволюцию бактерий: вместо поиска подходящего вируса в природе можно попытаться создать большое количество новых вариантов с помощью ИИ и затем отобрать работающие.
Это пока не готовое лечение
Исследование проводилось в лаборатории на бактериях, а не на животных или людях. Пока нельзя утверждать, что созданные фаги способны безопасно лечить инфекции у пациентов.
Кроме того, большинство спроектированных последовательностей не заработали после синтеза: жизнеспособными оказались только 16 из 285 вариантов.
Однако если этот подход удастся развить, в будущем он может стать одним из инструментов для создания новых вирусов против бактерий, которые перестают реагировать на антибиотики.
В предыдущем материале Kursiv Health говорилось о новом достижении искусственного интеллекта в медицине: ИИ помог ученым открыть новый класс антибиотиков впервые за более чем 60 лет. Это особенно важно на фоне роста устойчивости бактерий к антибиотикам.
