Ученые из американского Института Arc разработали систему искусственного интеллекта, которая впервые смогла самостоятельно создать жизнеспособные бактериофаги — вирусы, поражающие бактерии. Исследование опубликовано в научном журнале Science и может стать важным шагом в развитии фаговой терапии для борьбы с устойчивыми к антибиотикам инфекциями.
ИИ спроектировал вирусы, которых раньше не существовало
В ходе работы исследователи использовали нейросетевую модель Evo, способную анализировать и генерировать генетические последовательности. Первоначально алгоритм обучили на огромном массиве геномных данных, после чего дополнительно адаптировали для работы с вирусами семейства Microviridae.
В результате искусственный интеллект предложил множество новых вариантов устройства бактериофагов, которые ранее не встречались в природе.
Какие результаты получили ученые
Основой для экспериментов стал хорошо изученный бактериофаг ФХ174. После анализа нейросеть создала сотни возможных генетических конструкций.
Из предложенных вариантов исследователи выбрали 16 наиболее перспективных образцов, синтезировали их в лабораторных условиях и проверили на практике.
Все созданные вирусы подтвердили свою жизнеспособность и способность заражать бактерии, а также эффективно уничтожать устойчивые штаммы кишечной палочки, плохо поддающиеся традиционному лечению.
Почему бактериофаги считаются перспективной альтернативой антибиотикам
Бактериофаги представляют собой вирусы, которые поражают исключительно бактерии и не способны инфицировать клетки человека. Благодаря высокой избирательности их рассматривают как одно из наиболее перспективных направлений борьбы с антибиотикорезистентностью.
Рост числа бактерий, устойчивых к существующим лекарственным препаратам, считается одной из главных проблем современной медицины. В связи с этим интерес к фаговой терапии в последние годы значительно увеличился во многих странах.
Исторически значительный вклад в развитие этого направления внесли ученые советской научной школы, однако сегодня исследования бактериофагов активно ведутся по всему миру.
Как обеспечивалась безопасность разработки
Авторы исследования подчеркивают, что при обучении нейросети использовались исключительно геномы вирусов, поражающих бактерии. В обучающий набор не включались последовательности вирусов человека или других опасных для людей патогенов.
Такой подход позволил существенно снизить потенциальные биологические риски при создании новых генетических конструкций.
Разработчики призывают к регулированию технологий ИИ
Несмотря на успешные результаты исследования, ученые считают необходимым заранее разработать международные этические и правовые нормы применения искусственного интеллекта в области биологии.
По мнению авторов проекта, развитие подобных технологий должно сопровождаться строгим контролем, чтобы исключить возможность случайного создания опасных микроорганизмов или их преднамеренного использования во вредоносных целях.