Исследователям удалось впервые применить искусственный интеллект (ИИ) для проектирования вирусов, не существующих в природе, и продемонстрировать их способность к репликации. Этот прорыв, описанный в статье, опубликованной в журнале Science в четверг (6-го числа), может открыть новые возможности в медицине и биотехнологиях, однако он также усиливает опасения относительно использования ИИ для создания опасных биологических агентов.
Эксперименты проводились учеными из Arc Institute в Калифорнии (США). Вместо того чтобы просто воспроизводить известные вирусы, как это делалось десятилетиями, команда обучила модель ИИ распознавать закономерности в ДНК миллионов организмов, а затем, основываясь на этих знаниях, генерировать ранее невиданные генетические последовательности.
После синтеза этих последовательностей в лаборатории исследователи внедрили их в бактерии. Некоторые из этих бактерий начали производить вирусы, никогда ранее не наблюдавшиеся в природе. В общей сложности 16 вирусов, созданных ИИ, оказались жизнеспособными и смогли заразить другие бактерии.
Патрик Кай, биолог-синтетик из Манчестерского университета (Великобритания), который не участвовал в исследовании, заявил, что «это важная веха» в интервью The New York Times. После дополнительного обучения, сфокусированного на этом вирусе и около 15 тысячах близких вариантов, система Evo смогла создать примерно 700 тысяч потенциальных версий своего генома. Ученые отобрали 285 наиболее многообещающих последовательностей, синтезировали соответствующую ДНК и провели лабораторные испытания.
Большинство последовательностей, созданных ИИ, не привели к образованию функциональных вирусов. Тем не менее, на некоторых культуральных чашках исследователи заметили прозрачные области между бактериями — классический признак разрушения клеток-хозяев вирусами. В результате экспериментов 16 геномов, спроектированных Evo, породили жизнеспособные вирусы.
По мнению исследователей, некоторые из этих вирусов достигли более быстрой репликации, чем природный Phi X-174. Оливер Крук, химик белков из Оксфордского университета (Великобритания), также не принимавший участия в изучении, отметил, что это доказывает, что вирусы, созданные ИИ, «не являются просто ослабленными версиями чего-либо, что уже существует». Он также подчеркнул, что эти новые варианты остаются очень схожими с природными вирусами и следуют известным биологическим принципам.
Авторы полагают, что данная технология может ускорить разработку инструментов для биотехнологии и медицины. Модифицированные вирусы уже используются во многих исследованиях и генной терапии, выступая в качестве носителей для доставки генов в человеческие клетки. Если этот подход окажется успешным с другими семействами вирусов, исследователи надеются, что модели ИИ смогут помочь в создании более эффективных векторов для такого лечения.
Больше информации:
Несмотря на научный потенциал, исследование вновь подняло вопросы биобезопасности. Эксперты предупреждают, что системы, способные проектировать геномы, в будущем могут быть использованы для разработки более опасных биологических агентов.
Мориц Ханке из Johns Hopkins Center for Health Security, не участвовавший в работе, утверждает, что правительства и научные организации еще не разработали достаточных механизмов для отслеживания скорости развития ИИ в биологической сфере. Он отмечает «огромный разрыв». По его словам, подобная модель теоретически может получить инструкции для проектирования более заразных или более смертоносных версий известных вирусов.
Ответственные за исследование заявляют, что приняли меры для снижения этого риска. Модель Evo не получала информации о вирусах, способных заражать людей, а также о вирусах, поражающих животных, растения или грибы. Таким образом, модель не способна генерировать геномы потенциально опасных для человека вирусов.
Брайан Хи, биокомпьютерный биолог из Стэнфордского университета (США) и один из авторов исследования, заявил: «Мы хотели быть крайне осторожными». Ханке высоко оценил это решение, но отметил, что оно было принято по инициативе самих ученых, без официальных директив.
На прошлой неделе Национальный институт здравоохранения США (NIH) объявил о новой политике, направленной на ограничение высокорискованных исследований, способных сделать биологические агенты более опасными. Однако, по данным самого агентства, исследования, проводимые исключительно в вычислительной среде — такие как генерация вирусной ДНК с помощью ИИ — не запрещены этой политикой, при условии, что они не затрагивают организмы, уже классифицированные как угрозы.
Для Ханке остается открытым вопрос о том, как оценивать риски, связанные с невиданными ранее вирусами, созданными ИИ. Он задался вопросом: «Каков риск того, чего мы никогда не видели прежде?»
