Группа исследователей из Стэнфордского университета совершила прорыв, который может изменить будущее медицины и биотехнологий. Впервые в истории искусственный интеллект самостоятельно спроектировал полноценные вирусные геномы, которые оказались функциональными и способными к размножению в лабораторных условиях. Из тысяч сгенерированных ИИ вариантов учёные отобрали 302 наиболее перспективных, синтезировали их в лаборатории, и 16 из них продемонстрировали способность эффективно уничтожать бактерии кишечной палочки (E. coli).
Как ИИ создал новые вирусы
В основе разработки лежат генеративные модели искусственного интеллекта Evo1 и Evo2, которые работают по тому же принципу, что и большие языковые модели, подобные ChatGPT, но предсказывают не последовательности слов, а «язык жизни» — нуклеотидные последовательности ДНК. Модели были обучены на генетических данных более чем 2 миллионов бактериофагов — вирусов, поражающих исключительно бактерии.
Исследователи поставили перед ИИ задачу: взять за основу природный бактериофаг ΦX174, который заражает кишечную палочку, и сгенерировать его вариации, способные выполнять те же функции. Искусственный интеллект создал тысячи потенциальных геномов, из которых учёные отобрали около трёхсот для синтеза в лаборатории.
Когда синтезированные вирусы поместили на чашки Петри с бактериями, произошло нечто невероятное. «Мы начали видеть эти прозрачные пятна, и это было чрезвычайно волнительно», — вспоминает Сэмюэл Кинг, аспирант лаборатории. Когда результаты показали всей команде, «комната спонтанно взорвалась аплодисментами», рассказывает Брайан Хай, доцент Стэнфордского университета и руководитель исследования. Коктейль из 16 ИИ-спроектированных фагов успешно преодолел устойчивость двух разных штаммов кишечной палочки, включая те, которые были резистентны к природным бактериофагам.
Полная безопасность: как учёные исключили риски
С самого начала исследователи приняли беспрецедентные меры предосторожности. Они намеренно исключили из обучающих данных генетические коды вирусов, способных заражать растения, животных или человека. Все эксперименты проводились исключительно с бактериофагами — вирусами, которые поражают только определённые виды бактерий и не представляют никакой угрозы для людей. Работа выполнялась в защищённой лаборатории с соблюдением всех протоколов биобезопасности.
Созданные ИИ вирусы, по сути, являются вариациями природного бактериофага ΦX174, который с 1970-х годов активно используется в лабораторных исследованиях и никогда не представлял опасности для человека. Их геном состоит примерно из 5400 пар оснований — для сравнения, минимальный геном живой клетки насчитывает около 500 тысяч пар, а человеческий — 3 миллиарда.
Что это означает для медицины и почему эксперты бьют тревогу
Разработка открывает новые горизонты в борьбе с инфекциями, устойчивыми к антибиотикам. Бактериофаги уже сегодня используются в некоторых странах для лечения пациентов с хроническими инфекциями, а способность ИИ быстро проектировать фаги против конкретных устойчивых штаммов может совершить революцию в этой области.
Однако публикация исследования в журнале Science вызвала и серьёзную тревогу в научном сообществе. Доктор Томас Инглсби и доктор Мориц Ханке из Центра здоровья и безопасности Университета Джонса Хопкинса, комментируя работу, заявили, что она поднимает «неотложные вопросы биобезопасности и биозащиты». По их словам, способность создавать вирусные геномы с помощью генеративного ИИ уже существует, а механизмов для безопасного управления этой технологией пока нет.
Исследователи из Стэнфорда полностью осознают эти риски. Брайан Хай подчёркивает, что даже существующие меры предосторожности уже «обеспечивают использование технологии во благо». Однако дискуссия о том, как предотвратить злонамеренное использование ИИ для создания новых патогенов, только начинается. Сами учёные настаивают: работы над патогенами, способными поражать людей, животных или растения, не должны вестись.
Профессор Том Эллис из Имперского колледжа Лондона, однако, призывает не драматизировать: «Угроза полного ИИ-проектирования генома вируса или бактерии сильно преувеличена, если учесть, что взять существующие патогены и модифицировать их геном гораздо проще и гораздо более вероятно как реальная угроза».
Тем не менее, сам факт того, что ИИ впервые спроектировал полноценные функциональные вирусы, знаменует новый этап в биологии. Как выразился Брайан Хай, «это первый раз, когда генеративный ИИ использован для проектирования полного генома — чего-то, что может реплицироваться и выполнять функции внутри клеток. Для нас это была новая территория».
