Исследователи разработали вирусы с нуля, используя искусственный интеллект

Ученые из США объявили о создании с нуля совершенно новых, полностью функциональных вирусов, способных к репликации в лабораторных условиях, с использованием искусственного интеллекта.

Это первый случай успешного проектирования целых вирусных геномов с помощью ИИ.

Созданные 16 новых вирусов предназначены для инфицирования бактерий и не представляют угрозы для человека.

Этот прорыв назван "чрезвычайно значимым поворотным моментом" в науке, способным открыть новую эру в лечении различных заболеваний.

Однако эксперты также предостерегают, что вирусы, разработанные ИИ, вызывают "насущные" опасения в области безопасности.

Инструменты искусственного интеллекта быстро развиваются и уже применялись для создания новых антибиотиков.

Но это относительно просто по сравнению с проектированием жизнеспособного вируса с нуля.

"Это очередной шаг в сложности того, что может создавать генеративный ИИ. Впервые генеративный ИИ был использован для разработки полного генома — того, что может реплицироваться и выполнять другие функции внутри клеток... это была для нас неизведанная территория", — рассказал Брайан Хи, доцент Стэнфордского университета.

ИИ осваивает язык жизни

Эта технология работает по принципу, схожему с большими языковыми моделями, такими как ChatGPT, которые предсказывают последовательности текста.

В данном случае модели ИИ, известные как Evo1 и Evo2, предсказывают "язык жизни" вместо слов.

Модели ИИ были обучены на генетических кодах вирусов, бактерий, растений и человека.

Затем их доработали для создания специфического типа вируса — бактериофага, который инфицирует только определенные виды бактерий.

Исследователи из Стэнфорда отобрали 302 наиболее перспективных дизайна ИИ и синтезировали их в лаборатории. Из них 16 оказались эффективными в уничтожении бактерии E.coli.

Сэмюэл Кинг, докторант лаборатории, рассказал, что они обнаружили работу фагов ранним утром.

Фаги были помещены в чашки Петри с растущим слоем бактерий, и ученые ждали признаков того, что их новые вирусы "наслаждаются пиршеством".

"Мы начали видеть прозрачные области, и это было очень волнующе", — говорит Кинг. Когда результаты были представлены остальной команде, "комната спонтанно взорвалась аплодисментами", — вспоминает Хи.

Разработка новых фагов может привести к появлению новых методов лечения инфекций, ставших устойчивыми к антибиотикам.

Однако этот прорыв также демонстрирует способность ИИ проектировать новую биологию, выходящую за рамки естественного мира, что известно как синтетическая биология.

Хи утверждает, что это имеет потенциал "значительно улучшить здоровье человека" за счет разработки новых лекарств и методов терапии.

Тем не менее, уже возникли опасения, что та же технология может быть использована со злым умыслом для создания новых заболеваний.

В комментарии, сопровождающем публикацию этого нового открытия в журнале Science, Томас Инглсби и Мориц Ханке из Центра по вопросам безопасности здравоохранения Университета Джонса Хопкинса написали, что эти результаты поднимают "насущные вопросы биобезопасности и биозащиты".

Они заявили, что вопрос уже не в том, "будет ли существовать генеративное проектирование вирусных геномов", а в том, можно ли его использовать, "не причиняя серьезного вреда".

Например, они отметили, что не следует исследовать новые вирусы, способные вызывать болезни.

Сами исследователи приняли меры для обеспечения максимальной безопасности.

Они исключили из обучающей базы данных вирусы, способные инфицировать сложные организмы, проводили исследования с фагами, а не с вирусами, заражающими людей, и все работы выполнялись в безопасной лаборатории.

Хи утверждает, что существующие меры безопасности во многом способствуют "обеспечению использования технологии во благо".

От компьютерных битов к атомам

Вирусы не являются живыми организмами, и для создания живых организмов ИИ потребуется еще один значительный скачок.

Генетический код фага содержит примерно 5 400 пар оснований ("букв"). Самый маленький геном живой клетки насчитывает около 500 000 пар оснований.

Геном человека состоит из трех миллиардов пар оснований.

Хи заявляет, что попытка создания некоторых простых организмов "вероятно, потребует много работы, но не будет невозможной", и они "определенно заинтересованы в этом".

Профессор Марк Гюэль из лаборатории синтетической биологии Университета Помпеу Фабра в Испании отметил, что исследование является "чрезвычайно значимым поворотным моментом", поскольку "впервые в истории мы начинаем проектировать биологию на компьютере".

По его словам, это "позволяет мечтать о захватывающих возможностях для решения величайших вызовов человечества", таких как разработка фагов для борьбы с болезнями, ферментов для лечения генетических расстройств и антител, которые могут быть использованы в иммунотерапии.

Профессор Патрик Цай, заведующий кафедрой синтетической геномики Манчестерского института биотехнологии, заявил, что исследование представляет собой "важную веху".

"Его значение выходит далеко за рамки фагов: оно предполагает, что геномные языковые модели начинают изучать принципы проектирования, закодированные эволюцией, что открывает двери для написания геномов с помощью ИИ", — добавил Цай.