Новые публикации
Учёные создали систему «биологического искусственного интеллекта»
Последняя редакция: 13.07.2025
Весь контент Web2Health проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.
У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.
Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.
Австралийские учёные успешно разработали исследовательскую систему, использующую «биологический искусственный интеллект» для проектирования и эволюции молекул с новыми или улучшенными функциями прямо в клетках млекопитающих. Исследователи заявили, что эта система представляет собой мощный новый инструмент, который поможет учёным разрабатывать более специфичные и эффективные исследовательские средства или генные терапии.
Система получила название PROTEUS (PROTein Evolution Using Selection — эволюция белков с использованием отбора) и использует метод «направленной эволюции» — лабораторную технику, имитирующую естественную силу эволюции. Однако вместо того чтобы занимать годы или десятилетия, этот метод ускоряет циклы эволюции и естественного отбора, позволяя создавать молекулы с новыми функциями всего за несколько недель.
Это может оказать прямое влияние на поиск новых, более эффективных лекарств. Например, систему можно использовать для улучшения технологий генного редактирования, таких как CRISPR, чтобы повысить их эффективность.
«Это означает, что PROTEUS можно использовать для генерации новых молекул, оптимизированных для работы в нашем организме, и мы можем создавать новые лекарства, которые с помощью современных технологий было бы трудно или вовсе невозможно создать», — говорит соавтор исследования профессор Грег Нили, руководитель Лаборатории функциональной геномики доктора Джона и Энн Чонг при Сиднейском университете.
«Новизна нашей работы в том, что направленная эволюция в основном работает в бактериальных клетках, тогда как PROTEUS может развивать молекулы в клетках млекопитающих.»
Система PROTEUS может решать задачи с неопределённым решением — подобно тому, как пользователь вводит запросы в платформу искусственного интеллекта. Например, задача может заключаться в том, как эффективно «отключить» ген болезни в теле человека.
PROTEUS затем использует направленную эволюцию для исследования миллионов возможных последовательностей, которые ещё не существуют в природе, и находит молекулы со свойствами, высоко адаптированными для решения проблемы. Это означает, что PROTEUS может находить решения, на которые у исследователя‑человека ушли бы годы — если бы вообще удалось их найти.
Учёные сообщили, что с помощью PROTEUS они разработали улучшенные версии белков, которые легче регулировать лекарствами, а также нанотела (мини‑версии антител), способные обнаруживать повреждения ДНК — важный процесс, способствующий развитию рака. Однако, как подчеркнули авторы, применение PROTEUS этим не ограничивается: его можно использовать для улучшения функций большинства белков и молекул.
Результаты опубликованы в Nature Communications. Исследования проводились в Центре Чарльза Перкинса при Сиднейском университете в сотрудничестве с исследователями из Института Столетия.
Открытие молекулярного машинного обучения
Оригинальная разработка метода направленной эволюции, впервые реализованная в бактериях, была удостоена Нобелевской премии по химии в 2018 году.
«Изобретение направленной эволюции изменило ход биохимии. Теперь, с помощью PROTEUS, мы можем запрограммировать клетку млекопитающего на решение генетической задачи, для которой у нас нет готового ответа. Если дать системе работать непрерывно, мы можем регулярно отслеживать, как она решает поставленную проблему», — сказал ведущий исследователь доктор Кристофер Денес из Центра Чарльза Перкинса и Школы наук о жизни и окружающей среде.
Главная трудность, с которой столкнулись Денес и его команда, заключалась в том, как обеспечить устойчивость клетки млекопитающего к множественным циклам эволюции и мутаций, сохранив её стабильность и предотвращая «жульничество» системы с поиском тривиальных решений, не отвечающих поставленной задаче.
Учёные нашли решение в использовании химерных вирусоподобных частиц — конструкции, состоящей из внешней оболочки одного вируса и генов другого. Этот дизайн предотвратил «жульничество» системы.
Конструкция объединила элементы двух существенно разных семейств вирусов, создавая «лучшее из обоих миров». В результате система позволила клеткам обрабатывать множество различных возможных решений параллельно, при этом улучшенные решения становились доминирующими, а неправильные — исчезали.
«PROTEUS стабилен, надёжен и прошёл валидацию в независимых лабораториях. Мы приглашаем другие научные группы использовать эту методику. Применяя PROTEUS, мы надеемся стимулировать разработку нового поколения ферментов, молекулярных инструментов и терапевтических средств», — отметил доктор Денес.
«Мы сделали эту систему открытой для исследовательского сообщества и с нетерпением ждём, как её будут применять. Наша цель — улучшить технологии генного редактирования и доработать мРНК‑препараты для более мощных и специфичных эффектов», — добавил профессор Нили.