ИИ впервые создал жизнеспособные вирусы, способные заражать бактерии

Ученые впервые использовали искусственный интеллект для создания новых вирусных геномов, которые после лабораторного синтеза оказались способными заражать бактерии и размножаться. Об эксперименте сообщает The New York Times.

Исследование провели специалисты Стэнфордского университета и Института Арка. Для работы они использовали модель искусственного интеллекта Evo, которая, в отличие от обычных языковых моделей, обучалась не на текстах, а на генетических последовательностях.

В общей сложности система проанализировала около девяти триллионов нуклеотидов из геномов животных, растений, микроорганизмов и вирусов.

Принцип работы такой модели отчасти напоминает обучение на человеческом языке. ДНК состоит из последовательностей четырех молекулярных «букв» — A, C, G и T, порядок которых содержит биологические инструкции. Исследователи хотели выяснить, сможет ли искусственный интеллект самостоятельно выявить закономерности, определяющие работу генетических последовательностей.

После того как Evo научилась распознавать структуру отдельных генов, ученые решили усложнить задачу и предложили модели создавать уже целые вирусные геномы.

Для эксперимента выбрали хорошо изученный бактериофаг

В качестве первого объекта исследователи использовали бактериофаг Phi X-174 — вирус, заражающий бактерию E. coli. Он давно и хорошо изучен, что позволяло ученым сравнивать созданные ИИ варианты с природным образцом.

«Это казалось очевидным следующим шагом», — рассказал один из авторов исследования, аспирант Стэнфордского университета Сэмюэл Кинг.

Модель дополнительно обучили на 11 генах Phi X-174 и примерно 15 тысячах родственных вирусов. После этого Evo предложила около 700 тысяч потенциальных вариантов генома.

Из них исследователи отобрали наиболее перспективные последовательности. ДНК 285 вариантов синтезировали в лаборатории, после чего ввели в бактериальные клетки.

Жизнеспособными оказались 16 вариантов

Большинство созданных ИИ геномов не смогли сформировать работающие вирусы. Однако в ходе эксперимента ученые обнаружили характерные прозрачные участки в бактериальных культурах — признак того, что вирусы успешно размножаются и уничтожают клетки бактерий.

В результате жизнеспособными оказались 16 геномов, предложенных Evo.

По словам авторов исследования, некоторые созданные искусственным интеллектом вирусы размножались даже быстрее природного Phi X-174.

При этом ученые подчеркивают, что полученные образцы не предназначены для заражения людей и не представляют для них непосредственной угрозы. Evo не обучали на генетических данных вирусов человека, а из обучающей выборки также исключили близкие вирусы, способные заражать животных, растения и грибы.

Технология может найти применение в медицине

Исследователи считают, что подобные системы в перспективе могут использоваться в биотехнологиях и медицине.

Вирусы уже применяются как средства доставки генетического материала в клетки, в частности при разработке некоторых методов генной терапии. Если подход окажется эффективным и для других типов вирусов, искусственный интеллект потенциально сможет ускорить создание новых биологических инструментов для лечения заболеваний и проведения исследований.

Одновременно эксперимент вновь поставил вопрос о рисках использования ИИ в биологии.

Эксперт Центра здравоохранения Джонса Хопкинса Мориц Ханке считает, что развитие подобных технологий идет быстрее, чем формирование систем контроля и мер безопасности.

По данным The New York Times, государственные нормы постепенно начинают учитывать угрозы, связанные с особо опасными биологическими исследованиями. Однако создание новых геномов компьютерными моделями пока не во всех случаях подпадает под существующие ограничения.

Одной из ключевых проблем остается оценка потенциальной опасности совершенно новых вирусов, которых ранее не существовало в природе. По мнению экспертов, именно разработка надежных критериев такого контроля станет одной из важнейших задач по мере дальнейшего развития ИИ в биотехнологиях.

Источник: The New York Times