В США впервые создали ИИ-геномы жизнеспособных бактериофагов

Американские ученые впервые в истории успешно применили ИИ-модель для проектирования полных геномов жизнеспособных бактериофагов. Результаты работы опубликованы в научном журнале Science.

В основе исследования лежат геномные языковые модели Evo 1 и Evo 2, которые использовались для генерации полных геномов бактериофагов с реалистичной генетической архитектурой и специфичностью к бактериальному хозяину — Escherichia coli C. Как отмечают авторы, это первый случай, когда ИИ позволил создать не отдельные фрагменты, а целые геномы, способные функционировать в живых организмах.

От природного шаблона к тысячам вариантов

В качестве отправной точки исследователи взяли природный фаг ΦX174 — один из наиболее изученных бактериофагов. На его основе разработали методику генерации и оценки тысяч геномов, созданных ИИ. Такой подход позволил не просто скопировать природный образец, но и исследовать пространство возможных генетических последовательностей.

Из всего многообразия сгенерированных вариантов ученые химически синтезировали почти 300 геномов и испытали их в лабораторных условиях. В результате было получено 16 жизнеспособных бактериофагов, что подтверждает практическую применимость ИИ-подхода.

Уникальные мутации и устойчивость

Сгенерированные фаги существенно отличались от своих природных аналогов. У них обнаружились уникальные мутации, дивергентные гены и регуляторные элементы, а также вариативная длина генома. Это указывает на то, что ИИ не просто копирует известные последовательности, а способен находить новые, функциональные варианты.

Особый интерес представляет поведение созданных фагов в борьбе с бактериями. В ходе лабораторных испытаний смесь спроектированных ИИ фагов уничтожила штаммы кишечной палочки, которые были устойчивы к природному фагу ΦX174. Это открывает перспективы для разработки новых методов борьбы с бактериальными инфекциями, особенно в условиях растущей антибиотикорезистентности.

Хотя исследование находится на ранней стадии, его результаты демонстрируют мощь геномных языковых моделей в создании биологических систем. Возможно, в будущем подобные подходы позволят проектировать фаги под конкретные патогены, что станет важным шагом в персонализированной терапии.

Работа американских ученых открывает новую страницу в синтетической биологии: ИИ теперь способен не только анализировать генетические данные, но и создавать жизнеспособные организмы. Это ставит перед наукой новые вопросы о возможностях и ограничениях таких технологий.