Дослідники зі Стенфордського університету (США) за допомогою штучного інтелекту розробили бактеріофаги — віруси, здатні прицільно знищувати штами кишкової палички Escherichia coli (E. coli), зокрема ті, що мають стійкість до антибіотиків.
Про це розповідає ProIT
Як штучний інтелект допомагає у створенні нових вірусів
Використовуючи моделі штучного інтелекту Evo 1 та Evo 2, науковці створили унікальні послідовності ДНК, РНК та білків, що формують повноцінний вірусний геном. Ці моделі були попередньо навчені на понад двох мільйонах геномів бактеріофагів, а для проєктування вірусів дослідники взяли за основу геном фага phi X 174. Цей фаг містить понад 5 тисяч нуклеотидів в 11 генах і має всі необхідні елементи для зараження бактерій-господарів та їх реплікації.
ШІ дозволив не лише провести аналіз величезної кількості отриманих геномів, але й синтезувати ДНК найперспективніших кандидатів. Всього команда дослідників проаналізувала тисячі варіантів і визначила 302 життєздатних бактеріофаги, які суттєво відрізнялися між собою за генетичними послідовностями.
Результати випробувань та питання безпеки
Після синтезу ДНК та інтеграції її в бактерії-господарі, науковці виростили нові фаги та перевірили їхню здатність інфікувати E. coli. З 302 перевірених бактеріофагів, 16 виявили специфічну здатність заражати та знищувати різні штами кишкової палички. Зокрема, комбінації нових фагів, створених за допомогою ШІ, змогли інфікувати одразу три різні штами E. coli, з чим не справлявся вихідний фаг phi X 174.
“Це перший випадок, коли системи ШІ навчились створювати когерентні послідовності в масштабі геному. Наступний крок — це створення життя за допомогою ШІ. Ми сподіваємося, що подібна стратегія зможе доповнити наявні методи фагової терапії та в майбутньому розширити можливості терапії для боротьби з патогенами, що викликають занепокоєння”, — розповідає спеціаліст з обчислювальної біології зі Стенфорду Браян Хай.
Для забезпечення безпеки науковці виключили з навчального набору даних усі віруси, здатні вражати еукаріотів, зокрема людину. Використані системи фагів phi X 174 та E. coli не є патогенними і давно застосовуються у молекулярно-біологічних дослідженнях. У майбутньому наукова команда планує вдосконалювати цей підхід для безпечного створення вірусів, які допомагатимуть боротися з бактеріями, стійкими до сучасних антибіотиків, і вирішувати актуальні проблеми громадської охорони здоров’я.
Детальні результати дослідження опубліковані на сервері препринтів bioRxiv.