Ученые создали 16 жизнеспособных бактериофагов с помощью ИИ: что показал эксперимент

ИИ использовали для проектирования геномов

Ученые сделали новый шаг в изучении бактериофагов, применив генеративный искусственный интеллект для разработки их полноценных геномов. Бактериофаги представляют собой вирусы, которые заражают бактерии и уничтожают их.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science.

Для создания новых вариантов исследователи обучили геномные языковые модели на миллионах естественных геномов. Такой подход позволил искусственному интеллекту выявлять закономерности в генетической информации и учитывать ограничения, сформированные в процессе эволюции.

После обучения модели сгенерировали тысячи вариантов геномов бактериофагов. Их проектировали таким образом, чтобы они могли заражать бактерию Escherichia coli.

Почти 300 вариантов проверили в лаборатории

Следующим этапом стало практическое испытание разработанных последовательностей. Исследователи синтезировали почти 300 созданных ИИ геномов и проверили их способность формировать жизнеспособные бактериофаги.

В итоге 16 последовательностей оказались жизнеспособными. Полученные вирусы при этом не были точными копиями известных природных бактериофагов. Они отличались от естественных аналогов и демонстрировали различные характеристики при заражении бактерий.

Таким образом, эксперимент показал, что геномные языковые модели способны не только анализировать существующие генетические последовательности, но и создавать новые варианты, которые могут работать в реальных биологических системах.

ИИ-фаги справились с устойчивыми бактериями

Особенно важной частью исследования стал эксперимент с бактериями E. coli, которые приобрели устойчивость к природному бактериофагу.

Ученые испытали смесь нескольких бактериофагов, созданных искусственным интеллектом. Такой коктейль смог быстро преодолеть устойчивость бактерий и эффективно воздействовать на E. coli.

При этом смесь природных бактериофагов, использованная для сравнения, с той же задачей не справилась.

Полученные результаты указывают на потенциальное преимущество фагов, разработанных с использованием ИИ. Поскольку искусственный интеллект способен создавать генетически отличающиеся варианты вирусов, подобные технологии в перспективе могут помочь находить новые способы воздействия на бактерии, которые научились противостоять существующим фагам.

Что это может изменить в борьбе с инфекциями

Исследователи предполагают, что разработанная технология в будущем может использоваться для создания новых фаговых препаратов против бактериальных инфекций, которые быстро эволюционируют и приобретают устойчивость к существующим методам лечения.

Однако говорить о появлении нового медицинского лечения пока преждевременно. На данном этапе речь идет исключительно о лабораторных экспериментах. Полученные бактериофаги еще предстоит изучать, прежде чем можно будет оценивать возможность их применения в медицинской практике.

Тем не менее исследование демонстрирует потенциально новое направление использования генеративного искусственного интеллекта в биологии — не только для анализа уже существующих геномов, но и для проектирования новых биологических систем с заданными свойствами.