Как ИИ впервые создал вирусы
Для ученых синтез вирусных геномов с нуля — не новое явление. Исследователи занимаются этим много лет, чтобы иметь возможность анализировать устройство и работу вирусов, создавать вакцины и противовирусные препараты. В последнее время к этому процессу постепенно подключают большие языковые модели: нейросети помогают биологам, например, создавать принципиально новые белковые структуры, в том числе для лекарств. Но теперь группа американских ученых-генетиков и биоинженеров впервые использовала искусственный интеллект для создания геномов жизнеспособных бактериофагов — вирусов, поражающих бактерии.
Это важная веха в науке.
Патрик Кай
биолог из Манчестерского университета (не принимал участия в исследовании)
Авторы исследования использовали ИИ-модель Evo. Ее разработали сотрудники независимого некоммерческого института Arc Institute совместно со специалистами из ряда крупных американских университетов при поддержке компании Nvidia. Evo — геномная языковая модель. Она работает по принципу ChatGPT, но вместо текста анализирует генетические последовательности. Ее обучили на 9,3 трлн
Поначалу система могла обрабатывать только небольшие последовательности, поэтому ученые решили попробовать создать вирус. Геном человека содержит более 3 млрд пар нуклеотидов, а геномы многих вирусов очень короткие — всего несколько тысяч нуклеотидов. Исследователи провели для Evo еще один раунд обучения — на этот раз по бактериофагу Phi X-174 и 15 тыс. его ближайших «родственников». Это классический простейший вирус, поражающий кишечную палочку. Геномной ИИ-модели поставили задачу: создать его эволюционные аналоги, которых никогда не существовало в природе.
Фото: Samuel H. King
Evo сгенерировала 700 тыс. потенциальных версий. Ученые отобрали только те, которые, по их мнению, имели шансы на успех: на тесты в лабораторию отправили около 300 геномов. Эти ДНК-последовательности синтезировали химическим путем и внедрили в клетки кишечной палочки. В результате выяснилось, что 16 из них — жизнеспособные вирусы: они собирались внутри бактерий и убивали их. Некоторые оказались даже агрессивнее своего природного «предка» — они быстрее размножались и уничтожали колонии бактерий.
Это серьезный научный прорыв — особенно сейчас, когда ученые борются с растущей устойчивостью к лекарствам таких микробов, как кишечная палочка.
Хорди Гарсия Охальво
профессор биологии Университете Помпеу Фабра в Барселоне
Как научное сообщество отреагировало на использование ИИ для создания вирусов
Авторы исследования говорят, что эта технология может стать основой для развития фаготерапии — метода лечения и профилактики бактериальных инфекций с помощью специальных вирусов, которые избирательно поражают и уничтожают определенные виды патогенных бактерий, не затрагивая полезную микрофлору человека. По словам ученых, искусственный интеллект вызвал изменения, которые в естественных условиях заняли бы миллионы лет. В долгосрочной перспективе такое ИИ-проектирование может использоваться для создания новых лекарств и «расширит набор биотехнологических инструментов, доступных современной медицине», говорится в исследовании.
При этом ученые считают, что их работа поднимает «важные вопросы биобезопасности и биоконтроля». Они призвали коллег, которые занимаются подобными проектами, консультироваться со специалистами по безопасности. Сами авторы исследования отметили, что были «особенно осторожны» еще на этапе обучения Evo — ИИ-модели не предоставили данных о вирусах, поражающих людей, животных, растения и грибы. Поэтому система не способна генерировать геномы, которые могли бы угрожать живым существам.
Тем не менее в Центре безопасности здоровья Университета Джона Хопкинса уже заявили, что технология создания вирусных геномов требует немедленного пересмотра подходов к биологической защите. Там напомнили: правительства и научные организации не спешат разрабатывать меры предосторожности, несмотря на то, что наука стремительно движется вперед.
Хотя это многообещающее решение для применения в науке, оно также поднимает неотложные вопросы биобезопасности. Возможность составлять вирусные геномы с помощью генеративного ИИ теперь существует, а вот грамотного управления индустрией и мер безопасности — нет.
заявление Центра безопасности здоровья Университета Джона Хопкинса
В первую очередь эксперты опасаются, что подобные ИИ-инструменты попадут в руки преступников. Это поможет им создавать новые патогены, несущие угрозу для человека.
Искусственный интеллект действительно может быть использован для создания смертельно опасных патогенов. Ему всегда можно сказать: "Эй, геномная модель, создай мне геном гриппа, который был бы модифицирован так, чтобы сделать его более передаваемым или более смертоносным".
Мориц Ханке
сотрудник Центра безопасности здоровья Университета Джонса Хопкинса
Есть и те, кто считает, что угроза от геномных языковых моделей вроде Evo нет так уж и велика — по сравнению с уже существующими технологиями.
ИИ, обученный генетиками, — сильно преувеличенная угроза. Особенно если учесть, что злоумышленникам достаточно просто взять существующие патогены и внести в их геномы функциональные изменения. Это намного проще.
Том Эллис
профессор Имперского колледжа Лондона
Фото обложки: Samuel H. King
