В арсенале современной медицины готовится пополнение, созданное не в лаборатории с чашками Петри, а внутри мощных вычислительных кластеров. Группа американских ученых — математиков и биологов — представила миру технологию искусственного интеллекта, способную проектировать «с нуля» жизнеспособные бактериофаги. Эти искусственно сконструированные вирусы уже прошли проверку делом: они успешно уничтожили патогенный штамм кишечной палочки, который оказался не под силу природным аналогам. О результатах этого прорыва сообщает авторитетный научный журнал Science.
Речь идет о бактериофагах — уникальных природных хищниках микромира. В отличие от агрессивных антибиотиков, фаги действуют ювелирно: они атакуют только конкретные бактериальные клетки, оставляя ткани человека в неприкосновенности. Более того, они обладают свойством «самоликвидации» — как только цель уничтожена, фаг исчезает. В условиях глобального кризиса, когда бактерии учатся выживать даже под ударами самых мощных лекарств, такая высокоточная альтернатива становится жизненно необходимой.
Однако экспертное сообщество призывает к взвешенному оптимизму. Профессор Городского университета Гонконга Павел Лидский, специализирующийся на эволюционной биологии и вирусологии, в беседе с РБК подчеркивает: хотя это важнейший шаг к развитию синтетической биологии, не стоит объявлять о создании полноценного нового организма. По его мнению, ученые пока не создали жизнь «с чистого листа», а лишь модифицировали существующие принципы.
Современная наука уже мастерски умеет анализировать природные структуры — например, предсказывать форму белка по его последовательности. Но собрать целый геном — задача на порядок сложнее.
Белки в клетке не работают в вакууме; они связаны в сложнейшую сеть взаимодействий с ДНК и другими компонентами. Здесь ИИ незаменим: он способен просчитать те колоссальные объемы межмолекулярных связей, которые человеческий мозг просто не в состоянии охватить вручную, — поясняет Лидский.
Для фаговой терапии этот прорыв может стать спасением. Сегодня биологи вынуждены искать подходящие фаги в «природных библиотеках», что напоминает поиск иголки в стоге сена и не дает никаких гарантий успеха. ИИ же позволяет расширить границы поиска, предлагая заранее сконструированные комбинации генетических элементов.
Тем не менее, у медали есть и обратная сторона. Павел Лидский предупреждает о потенциальных рисках: от случайного нарушения баланса в прописках микробиологических процессах до непредсказуемой эволюции самих созданных фагов. Впрочем, он полагает, что эти угрозы носят скорее локальный характер.
Петр Чумаков, член-корреспондент РАН и научный сотрудник Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта, объясняет механику процесса: ИИ анализирует закономерности генома и выдает варианты, которые затем синтезируются и внедряются в бактерии. На выходе получается практически новый штамм-убийца. При этом Чумаков отмечает, что подобные штаммы можно получить и традиционными методами, пусть и менее изящно. Бактерии и фаги находятся в постоянной «гонке вооружений», мутируя и адаптируясь друг к другу.
Говоря о безопасности, Чумаков скептичен к опасениям по поводу создания «супервирусов». Он напоминает, что создание патогенов, способных поражать человека, — это задача, которую можно решить и без помощи ИИ, что наглядно продемонстрировала пандемия COVID-19. Технологии сегодня развиты настолько, что создание опасного штамма само по себе не является неразрешимой проблемой.
Евгений Куликов, специалист из ФИЦ «Биотехнологии», называет публикацию в Science «серьезным прорывом». По его мнению, ценность системы в том, что человечество впервые получает инструмент для компьютерной инженерии живых объектов.
Это создание минимального биологического объекта методами кода. И хотя не факт, что такие фаги сохранят устойчивость при последующих поколениях, сам факт наличия инфекции — это уже огромная победа, — говорит ученый.
Но и здесь он добавляет: польза и риск всегда идут рука об руку, ведь подобные технологии могут быть использованы и для создания биологического оружия.
Проблемы, однако, могут быть и чисто прикладными. Профессор МГУ Алексей Аграновский указывает на главный барьер — вопрос «доставки». Если антибиотик можно принять в виде таблетки или укола, то как доставить фаг, например, в легкие при тяжелой пневмонии? Итоговая опасность технологии, по его словам, зависит исключительно от морального выбора человека:
В гараже новый вирус с помощью ИИ не сваришь, но метод позволяет создавать новые фаги или вирусы растений и животных гораздо быстрее, чем раньше.
На фоне этих дискуссий мир сталкивается с иными, вполне естественными биологическими угрозами. В начале августа в Нью-Йорке был обнаружен вирус Бурбон, переносимый клещами. У него нет ни вакцины, ни специфического лечения. Исследователи из медицинского центра Стоуни-Брук бьют тревогу: если распространение вируса в этом сезоне усилится, он может стать серьезным вызовом для диагностики. История болезни Бурбон началась еще в 2014 году в Канзасе, и с тех пор зафиксированы как минимум два летальных случая, хотя ученые уверены: реальное число заражений может быть гораздо выше.
