Теперь искусственный интеллект может создавать геномные последовательности.
Ученые впервые создали вирусы с помощью искусственного интеллекта, которые способны находить и уничтожать штаммы бактерий Escherichia coli (кишечная палочка), передает naukatv.ru
«Это первый случай, когда системы ИИ способны писать цельные геномные последовательности. Следующий шаг — создание чего-то живого с помощью ИИ. Однако для проектирования полноценного живого организма необходимы значительные экспериментальные достижения», — говорит Брайан Хи, вычислительный биолог из Стэнфордского университета в Калифорнии.
Исследование пока опубликовано на сервере препринтов bioRxiv, но авторы утверждают, что оно демонстрирует потенциал ИИ в разработке биотехнологических инструментов и лечения бактериальных инфекций.
Модели ИИ уже использовались для генерации ДНК-последовательностей, отдельных белков и многокомпонентных комплексов. Но разработка полного генома — гораздо более сложная задача из-за сложных взаимодействий между генами, процессами репликации и регуляции генов. Эти системы ИИ теперь способны помогать ученым манипулировать высокоинтегрированными биологическими системами.
Исследователи использовали Evo 1 и Evo 2, модели ИИ, анализирующие и генерирующие последовательности ДНК, РНК и белков. В качестве шаблона выбрали φX174, простой одноцепочечный ДНК-вирус, содержащий 5386 нуклеотидов в 11 генах, и все генетические элементы, необходимые для инфицирования хозяев и репликации внутри них.
Модели Evo были уже обучены на более чем 2 миллионах геномов бактериофагов. Исследователи дополнительно обучили модели — используя метод контролируемого обучения — для генерации вирусных геномов с конкретной функцией инфицирования штаммов E. coli, особенно тех, которые устойчивы к антибиотикам.
Исследователи оценили тысячи последовательностей, сгенерированных ИИ, и сузили свой поиск до 302 жизнеспособных бактериофагов. Большинство кандидатов имели более 40% идентичности с нуклеотидами φX174, но некоторые имели совершенно другие кодирующие последовательности. Исследователи синтезировали ДНК из сгенерированных ИИ геномов и вставили их в бактерии-хозяева для выращивания фагов. Затем эти вирусы-бактериофаги были экспериментально протестированы, чтобы выяснить, могут ли они инфицировать и убивать E. coli.
В итоге 16 из 302 бактериофагов, разработанных ИИ, показали смогли инфицировать бактерии E. coli, причем три разных штамма. Такое было не под силу дикому φX174.
