В арсенале современной медицины появилась новая, пугающе эффективная и в то же время многообещающая технология. Группа американских исследователей — математиков и биологов — представила миру систему искусственного интеллекта, способную в автономном режиме проектировать «дизайнерские» бактериофаги. Речь идет о вирусах, которые ранее никогда не существовали в природе, но при этом обладают полной жизнеспособностью. Результаты этой работы, опубликованные в престижном журнало Science, подтверждают: созданные ИИ агенты смогли успешно уничтожить патогенный штамм кишечной палочки, который оказался не под силу даже природным аналогам.
Для тех, кто не знаком с биологической терминологией, поясним: бактериофаги — это природные «киллеры» бактерий. Эти вирусы действуют ювелирно: они атакуют исключительно бактериальные клетки, оставляя ткани человека в полном безопасности. В условиях, когда классические антибиотики стремительно теряют свою эффективность, фаготерапия становится едва ли не единственной надежной альтернативой. У этих вирусов есть неоспоримое преимущество перед химической терапией: после того как цель (бактерия) уничтожена, фаги просто самоликвидируются, не оставляя лишнего следа в организме.
Однако экспертное сообщество призывает не впадать в эйфорию. Профессор Городского университета Гонконга Павел Лидский, специализирующийся на эволюционной биологии и вирусологии, в беседе с РБК подчеркивает: хотя это и важнейший шаг на пути к синтетической биологии, авторы исследования еще не создали живой организм «с чистого листа». По его мнению, современная наука уже мастерски умеет расшифровывать природные коды — например, предсказывать структуру белка. Но собрать полноценный, функционирующий геном — задача совершенно иного порядка.
«Белки в клетке не работают в вакууме. Это сложнейшая сеть взаимодействий между ДНК и другими компонентами системы. Недостаточно просто спроектировать правильные гены — нужно, чтобы весь геном работал как единый, слаженный механизм», — объясняет Лидский.
Именно здесь ИИ проявляет свою истинную силу: он способен просчитать те колоссальные объемы межмолекулярных взаимодействий, которые человеческому мозгу под силу лишь при невероятно трудоемком ручном анализе.
Для фаговой терапии такая технология — настоящий спасательный круг. Сегодня ученые вынуждены искать подходящие штаммы в «природных библиотеках», что напоминает поиск иголки в стоге сена. ИИ же позволяет расширить границы поиска, предлагая комбинации генетических элементов, которые природа могла и не создавать. В эпоху, когда бактерии становятся всё более устойчивыми к лекарстваму, это направление становится критически важным.
Впрочем, у медали есть и обратная сторона. Павел Лидский указывает на потенциальные риски: от случайного нарушения микробных экосистем до неконтролируемой эволюции созданных фагов. Впрочем, он полагает, что эти угрозы носят локальный характер.
С другой стороны, Петр Чумаков, член-корреспондент РАН и научный сотрудник Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта, отмечает, что ИИ здесь выступает скорее как сверхмощный аналитик. Система изучает закономерности генома и предлагает варианты, которые затем синтезируются и внедряются в бактерии, создавая практически новый штамм. При этом Чумаков напоминает, что биологи умеют получать такие штаммы и без ИИ, используя естественную мутацию при совместном культивировании.
Относительно опасности создания патогенов, способных поражать человека, Чумаков настроен скептически. Он подчеркивает, что создание опасных вирусов — задача, которая вполне решаема и без высоких технологий, что наглядно продемонстрировала пандемия COVID-19. Технологический прогресс лишь упрощает процесс, но не является первопричиной угрозы.
Евгений Куликов, старший научный сотрудник лаборатории вирусов микроорганизмов ФИЦ «Биотехнологии», называет работу в Science «серьезным прорывом». По его мнению, ценность системы в том, что она позволяет методами компьютерной инженерии создать минимальный, но жизнеспособный биологический объект. Правда, остается вопрос, сохранят ли такие «дизайнерские» фаги свою эффективность при последующих поколениях (пассажах). Куликов также не скрывает опасений: любая генная инженерия — это обоюдоострый меч, который в плохих руках может стать инструментом создания биологического оружия.
Тем не менее, даже если мы научимся создавать идеальные вирусы-лекарства, возникнет новая проблема — проблема доставки. Профессор МГУ Алексей Аграновский ставит резонный вопрос: как доставить фаг, например, в легкие при лечении пневмонии? Если антибиотик можно принять внутрь или сделать инъекцию, то с фагами всё гораздо сложнее. И, как отмечает ученый, безопасность технологии напрямую зависит от морального выбора людей, владеющих этим методом.
«В сарае новый вирус с помощью ИИ не сваришь, но возможности ускорить создание вируса растений или животных теперь колоссальны», — резюмирует он.
Пока ученые спорят о будущем, природа продолжает преподносить свои сюрпризы. В начале августа в Нью-Йорке был обнаружен вирус Бурбон, переносимый клещами. У него нет ни вакцины, ни специфического лечения. История этого вируса уже включает смертельные случаи, и медики опасаются, что его распространение может стать серьезным вызовом для современной диагностики. На фоне таких событий разработки в области ИИ-вирусологии выглядят одновременно и как величайшая надежда, и как новый рубеж в борьбе за безопасность человечества.
