Ученые из Arc Institute (некоммерческая научная организация в Пало-Альто, Калифорния) впервые использовали искусственный интеллект для создания жизнеспособных бактериофагов — вирусов, поражающих бактерии, — которые не встречаются в природе. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Science.
Для генерации новых геномов авторы обучили геномную языковую модель Evo на миллионах последовательностей ДНК из всех доменов жизни. Модель, основанная на тех же принципах, что и большие языковые модели для текста, выявила эволюционные ограничения, которым подчиняются природные геномы, и смогла создавать их новые варианты. В качестве шаблона использовался безвредный для человека бактериофаг Phi X-174, поражающий кишечную палочку (Escherichia coli).
По данным издания The New York Times, Evo сгенерировала 700 000 потенциальных геномов. Исследователи отобрали из них около 300, синтезировали в лаборатории и встроили в бактерии, которые затем произвели зрелые вирусные частицы. Жизнеспособными оказались 16 фагов. Их геномы существенно отличались от природных: содержали новые мутации, необычные гены и регуляторные элементы, а длина варьировалась. Один из фагов использовал в структуре капсида (белковой оболочки) белок упаковки ДНК, принадлежащий эволюционно далёкому вирусу.
Проверка показала, что созданные фаги обладают разной инфекционной активностью и могут заражать два штамма E. coli, включая те, что выработали устойчивость к природному фагу Phi X-174. Смесь из нескольких сгенерированных фагов быстро справилась с резистентными бактериями, тогда как смесь природных фагов — нет. Это демонстрирует потенциал метода для создания фаговой терапии против бактерий, устойчивых к антибиотикам.
Об авторе
