Искусственный интеллект впервые позволил ученым спроектировать целые геномы вирусов, способных заражать и уничтожать бактерии. Результаты работы опубликованы в журнале Science, сообщает сайт infohub.kz.

В ходе исследования использовались геномные языковые модели, которые анализируют закономерности в последовательностях ДНК, подобно тому как языковые модели работают с текстом. Основой послужил небольшой бактериофаг ΦX174, поражающий кишечную палочку. Модель дополнительно обучили на примерно 15 000 геномах родственных бактериофагов, после чего предложили ей создать новые варианты вирусных геномов.

Затем наиболее перспективные варианты были синтезированы в лаборатории и проверены на способность формировать полноценные вирусные частицы. Из сотен вариантов рабочими оказались лишь 16.

Исследователи отобрали 302 проекта геномов, из которых 285 удалось синтезировать, но только 16 вариантов оказались жизнеспособными. Их геномы запускали производство новых вирусных частиц, способных инфицировать бактерии. По словам ученых, особенно значимым является сам факт, что ИИ смог спроектировать целый работающий геном, в котором множество генов должны согласованно взаимодействовать.

Бактериофаги — это вирусы, которые заражают бактерии, но не атакуют человеческие клетки. Их давно изучают как возможную альтернативу антибиотикам. Однако бактерии могут становиться устойчивыми к фагам. В рамках эксперимента исследователи получили штаммы, устойчивые к исходному фагу ΦX174, и проверили, сможет ли созданный ИИ подход помочь обойти такую устойчивость. Коктейль из 16 новых фагов смог преодолеть устойчивость у трех штаммов бактерии.

Таким образом, ученые продемонстрировали потенциально новый способ реагировать на эволюцию бактерий: вместо поиска подходящего вируса в природе можно создавать множество новых вариантов с помощью ИИ и затем отбирать работающие.

Важно отметить, что исследование проводилось в лаборатории на бактериях, а не на животных или людях. Пока нельзя утверждать, что созданные фаги безопасно лечат 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, устойчивых к антибиотикам.

Ранее сообщалось о другом достижении ИИ в медицине: он помог ученым открыть новый класс антибиотиков впервые за более чем 60 лет. Это особенно важно на фоне роста устойчивости бактерий к антибиотикам.