Это первые работающие геномы — полные наборы ДНК, когда—либо созданные машинами
Искусственный интеллект может создавать не только электронные письма и эссе. В настоящее время написаны целые руководства по генетическим инструкциям, или геномам.
Две модели искусственного интеллекта разработали полные наборы ДНК для 16 вирусов, которые могут атаковать бактерии Escherichia coli в лабораторных чашках. Такие вирусы, которые заражают и размножаются внутри бактерий, известны как бактериофаги (Bak-TEER-ee-oh-FAHZ-es). Просто называйте их фагами.
Пояснение: Что такое вирус?
Смесь этих созданных с помощью искусственного интеллекта фагов остановила рост штаммов E. coli, которые обычно могут противостоять вирусной смерти. Это указывает на то, что созданные с помощью искусственного интеллекта фаги могут предложить новые способы борьбы с инфекциями, которые трудно поддаются лечению.
Это первый случай, когда ИИ создал целый геном, говорит Брайан Хи. И хотя ученые спорят о том, являются ли вирусы живыми или нет, эта работа является шагом к использованию ИИ для создания живых существ.Хи — специалист по вычислительной биологии из Стэнфордского университета в Калифорнии. Он является частью команды, которая поделилась своими новыми открытиями 17 сентября на сайте bioRxiv.org. (Исследования, опубликованные на этом сайте, еще не были проверены другими учеными.)
Написание на языке ДНК
В прошлом модели искусственного интеллекта использовались для разработки отдельных генов и белков. Однако создание целого генома с нуля создает новый уровень сложности. Для этого требуется объединение множества генов и белков.
Чтобы попытаться создать геномы вирусов, убивающих бактерии, команда Hie обратилась к двум своим собственным моделям искусственного интеллекта. Эти модели были обучены на миллиардах пар базовых элементов ДНК — сокращенных A, C, G и T — из существующих геномов фагов. (Это похоже на то, как ChatGPT обучался на миллиардах букв в книгах и постах в Интернете.)
Давайте узнаем больше об искусственном интеллекте
Исследователи обратились к известному фагу, убивающему бактерии, — ΦX174 — в качестве руководства, которое поможет их искусственный интеллект создает аналогичный геном. Ученые впервые зачитали полный набор генетических инструкций для ΦX174 в 1977 году. Его ДНК в настоящее время очень хорошо известна и изучена. Это означало, что ученые могли легко сравнить, насколько геномы фагов, созданные с помощью ИИ, отличаются от генома ΦX174, объясняет Хи.
Одна из причин, по которой его команда решила протестировать свой ИИ, разрабатывающий геномы, на фагах: они не заражают людей. Это означает, что работать с ними в лаборатории было безопасно. Исследователи также не тренировали свои модели на вирусах, которые, как известно, вызывают заболевания. Таким образом, они убедились, что их ИИ не будет разрабатывать вирусы, которые могут нанести вред людям.
Бактериальные убийцы
Две модели ИИ получили примерно 300 потенциальных геномов фагов. Из них 16 продуцировали вирусы, способные инфицировать кишечную палочку. Некоторые из них даже убивали кишечную палочку быстрее, чем ΦX174.Более того, ΦX174 не смог самостоятельно уничтожить три штамма кишечной палочки. Но смеси фагов, созданных с помощью искусственного интеллекта, быстро эволюционировали, чтобы уничтожать даже эти бактерии.
Новые результаты показывают, что искусственный интеллект может помочь в разработке новых вирусов для использования в медицине. Действительно, такие фаги могут предложить способ лечения бактериальных инфекций, которые больше не поддаются лечению антибиотиками.
“Необходимость в поиске фага, который воздействовал бы на [такой «супербактерий»] штамм, была бы очень острой», — говорит Кимберли Дэвис. “Искусственный интеллект мог бы стать мощным способом быстрого подбора подходящих фагов для лечения пациентов”. Дэвис — микробиолог из Школы общественного здравоохранения Блумберга при университете Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд. Она не принимала участия в работе над геномом искусственного интеллекта.
Забегая вперед, Дэвис добавляет: “Использование фагов, созданных с помощью искусственного интеллекта, необходимо будет жестко контролировать”. Необходимы обширные тесты, чтобы убедиться, что такие фаги не вредят полезным микробам в организме, которые поддерживают наше здоровье.
В идеале, фаги, созданные с помощью искусственного интеллекта, не должны убивать только один вредный тип бактерий, говорит Хи. Они также могут эволюционировать, чтобы не отставать от бактерий, устойчивых к вирусам. Использование искусственного интеллекта для проектирования целых организмов также может привести к созданию микробов, ускоряющих производство антибиотиков, отмечает Hie. Или они могут позволить микробам расщеплять пластик.
ИИ может даже помочь исследователям разобраться в геномах и лечить заболевания, которые являются более сложными, чем вирусные, говорит Хи. Он отмечает, что наш геном более чем в полмиллиона раз превышает размер генома ΦX174. “Так что предстоит еще много работы”.
У вас есть научный вопрос? Мы можем помочь!
Отправьте свой вопрос здесь, и мы, возможно, ответим на него в следующем выпуске Science News Explorers
