Прорыв открывает новый путь к лечению бактериальных инфекций, но одновременно показывает, что ИИ способен создавать новые биологические объекты
Используя созданную ими самими модель искусственного интеллекта, группа ученых из Стэнфордского университета в США (признан в РФ нежелательной организацией) разработала вирус-бактериофаг, способный бороться с бактериями, устойчивыми к известным антибиотикам. Исследователи, статья которых опубликована в журнале Science, надеются, что в ближайшем будущем генно-модифицированные бактериофаги могут стать новыми антибиотиками.
Бактериофаги (в буквальном переводе с греческого — «пожирающие бактерии»), или просто фаги, — это вирусы, которые проникают в бактериальные клетки, размножаются внутри и разрушают их.
В последние годы во всем мире нарастает проблема антибиотикоустойчивости бактерий: после многих лет интенсивного использования, бактерии вырабатывают иммунитет к лекарствам, которые их убивают, и антибиотики теряют свою эффективность. Поскольку фаги — убийцы бактерий, ученые рассматривают модификацию ДНК фагов как путь к созданию новых антибиотиков.
Для решения этой задачи исследователи специально разработали Evo 2, генеративную модель искусственного интеллекта, которая решает сложные биологические проблемы, предлагая новые последовательности ДНК.
В качестве отправной точки ученые использовали бактериофаг ΦX174. Они выбрали ΦX174, потому что его геном состоит менее чем из 6000 пар оснований. По сравнению с тремя миллиардами пар оснований человеческого генома, геном ΦX174 относительно прост, но способность убивать бактерии, тем не менее, делает его привлекательным тестовым примером для возможностей Evo 2.
Имея в своем распоряжении лишь небольшой фрагмент ДНК ΦX174, Evo 2 создала новые геномы фагов, уничтожающих бактерии — в данном случае, кишечную палочку E. coli, которая может быть смертельно опасной при серьезных инфекциях.
На основе геномов, созданных Evo 2, исследователи синтезировали почти 300 новых фагов и протестировали их эффективность против кишечной палочки. Позже они сузили этот список до 16 фагов, исключительно эффективно уничтожающих E. coli.
Необходимость сразу нескольких фагов, нацеленных на кишечную палочку, объясняется как раз бактериальной резистентностью (устойчивостью). «Если бактерии приобретают устойчивость к одному фагу, то для лекарства все кончено. Но если в смеси присутствует несколько генетически различных фагов, бактериям будет сложнее развить устойчивость ко всему коктейлю», — пояснил ведущий автор исследования Брайан Хи.
Таким образом, эта работа может привести к созданию антибиотика нового типа. Ученые предполагают, что коктейли из генетически разнообразных бактериофагов будут работать в тандеме, чтобы противостоять микробному иммунитету.
Аналогичные подходы могут быть использованы для разработки фагов, нацеленных на другие болезнетворные бактерии, такие как возбудитель туберкулеза, метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA) и Pseudomonas aeruginosa — бактерия, являющаяся одной из основных причин внутрибольничных инфекций.
Ранее другие ученые случайно заметили, как бактериофаг «впивается в горло» сородичу.
