Нейросеть впервые сгенерировала геном жизнеспособного полностью синтетического вируса
Ученые впервые использовали языковые нейросети, чтобы создать геномы жизнеспособных бактериофагов — вирусов, поражающих бактерии. Взяв за основу код одного природного вируса, алгоритм спроектировал 16 новых вирусов, которые успешно уничтожили кишечную палочку. Это открывает путь к созданию персонализированной терапии против устойчивых инфекций.
Биологи давно умеют читать и синтезировать ДНК, но проектирование целых геномов оставалось невыполнимой задачей. Геном — это не просто набор генов, а сложная трехмерная молекулярная система. До сих пор ученые могли вносить ограниченные точечные изменения в существующие цепочки ДНК с помощью генного редактирования.
В последние годы большие языковые модели уже начали применять в биологии для дизайна отдельных белков. Теперь американские исследователи решили проверить, сможет ли нейросеть написать генетический код целого организма. Результаты работы опубликовали в журнале Science.
В качестве шаблона ученые выбрали бактериофаг ΦX174. Это простой, но исторически важный вирус, поражающий кишечную палочку. В 1977 году он стал первым биологическим объектом в истории, чей геном полностью расшифровали (хотя в строгом смысле вирусы не считаются полноценными живыми организмами). Теперь нейросети поручили создать его эволюционные аналоги, которых никогда не существовало в природе.
Исследователи применили языковые модели Evo 1 и Evo 2. Сначала нейросети обучили на массиве данных из двух миллионов геномов природных бактериофагов. Затем моделям задали жесткие параметры: новый вирус должен был иметь нужную длину, сохранять базовую архитектуру ΦX174 и уметь стыковаться с рецепторами кишечной палочки.
Нейросети сгенерировали тысячи вариантов геномов, из которых ученые отобрали 302 самых перспективных. Затем эти ДНК-последовательности синтезировали химическим путем и внедрили в клетки кишечной палочки.
Эксперимент показал, что 16 сгенерированных вирусов оказались полностью жизнеспособными. Они успешно собирались внутри бактерий и убивали их. Изменение даже одного гена часто делает вирус мертвым, поэтому создание 16 рабочих организмов с абсолютно новым генетическим кодом стало для генетиков грандиозным успехом.
Детальный анализ подтвердил уникальность созданных нейросетью фагов. Они отличались от природного ΦX174 сотнями мутаций. Более того, некоторые искусственные вирусы оказались агрессивнее своего природного предка: они быстрее размножались и мощнее уничтожали колонии бактерий.
В конце ученые вырастили три штамма кишечной палочки с иммунитетом к природному вирусу ΦX174. Обычный бактериофаг не смог пробить их защиту. Однако «коктейль» из сгенерированных нейросетью вирусов справился с задачей. Искусственные фаги начали обмениваться генами и уже через несколько циклов взломали бактериальную защиту.
В итоге биологи доказали, что нейросети способны усвоить сложные правила природной эволюции и генерировать рабочие геномы. Создание вирусов, которые эффективнее природных аналогов обходят защиту бактерий, имеет важное значение для медицины. В будущем подход поможет оперативно создавать вирусные коктейли для пациентов с тяжелыми инфекциями, которые уже не поддаются лечению антибиотиками.
Telegram 
Дзен 
VK Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Газовый гигант Elias 2-24b успел набрать массу Юпитера менее чем за миллион лет. Поскольку планета еще формируется, причем довольно далеко от своей звезды, объяснить столь быстрый рост трудно.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.
Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии