В арсенале современной медицины готовится пополнение, созданное не в пробирке, а в цифровой среде. Группа американских исследователей, объединившая усилия биологов и математиков, представила технологию, которая может в корне изменить правила игры в борьбе с инфекциями. Речь идет о системе искусственного интеллекта, способной в автономном режиме проектировать жизнеспособные бактериофаги — вирусы, которые ранее никогда не существовали в природе. Результаты этой работы, опубликованные в престижном журнале Science, подтверждают: созданные алгоритмом «дизайнерские» вирусы успешно справились с патогенным штаммом кишечной палочки, который оказался не под силу даже природным аналогам.
Бактериофаги — это своего рода «снайперы» микромира. В отличие от антибиотиков, которые бьют по всему живому, эти вирусы избирательно атакуют только бактериальные клетки, оставляя ткани человека в безопасности. Более того, они обладают уникальным свойством: выполнив свою задачу по уничтожению цели, фаги просто саморазрушаются. В эпоху, когда бактерии стремительно наращивают иммунитет к классической химии, такая высокоточная альтернатива становится жизненно необходимой.
Однако экспертное сообщество призывает к взвешенному оптимизму. Профессор Городского университета Гонконга Павел Лидский, специализирующийся на эволюционной биологии, в беседе с РБК подчеркивает: хотя работа американцев — это важнейший шаг к синтетической биологии, не стоит называть это созданием жизни «с нуля». По его словам, современная наука уже мастерски анализиму природные системы — например, умеет предсказывать структуру белка. Но проектирование целого генома — задача на порядок сложнее.
«Белки в клетке не работают в вакууме: они находятся в постоянном диалоге с ДНК и другими компонентами системы. Недостаточно просто нарисовать правильные гены — нужно, чтобы весь геном работал как единый, слаженный механизм», — поясняет Лидский.
Именно здесь ИИ проявляет свою суперсилу: он способен просчитать мириады межмолекулярных взаимодействий, которые человеческому мозгу просто не под силу охватить вручную. Для фаговой терапии это означает переход от трудоемкого поиска в природных «библиотеках» к активному конструированию идеальных генетических комбинаций.
Тем не менее, у медали есть и обратная сторона. Лидский предупреждает о потенциальных рисках: от нарушения баланса в микробных экосистемах до непредсказуемой эволюции созданных фагов. Впрочем, он полагает, что эти угрозы носят скорее локальный характер.
С другой стороны, Петр Чумаков, член-корреспондент РАН и научный сотрудник института им. В.А. Энгельгардта, видит в технологии прежде всего мощный инструмент оптимизации. По его мнению, ИИ находит закономерности в структуре генома и предлагает варианты, которые затем синтезируются для создания новых штаммов. При этом он отмечает, что биологи и раньше могли находить активные фаги довольно быстро, используя естественную мутацию и совместную инкубацию бактерий и вирусов.
Вопрос безопасности, по мнению Чумакова, не стоит так остро, если речь идет именно о бактериофагах.
«Опасность представляет создание вирусов, поражающих человека. Но, как показал опыт COVID-19, для создания патогена не нужен ИИ — это можно сделать и без него. В наше время технологии развиты настолько, что создание опасного штамма не является неразрешимой задаку», — констатирует ученый.
Евгений Куликов, старший научный сотрудник лаборатории вирусов микроорганизмов ФИЦ «Биотехнологии», называет публикацию в Science «серьезным прорывом». Он подчеркивает уникальность момента: впервые методами компьютерной инженерии создается минимальный, но живой биологический объект. Да, не факт, что такие фаги сохранят стабильность при последующих поколениях, но сам факт наличия работающей инфекции — это огромный шаг вперед. Однако Куликов предостерегает:
«Польза и вред в этой технологии всегда идут рука об руку».
Как и любая генная инженерия, этот инструмент может быть использован во вред, в том числе для создания биологического оружия.
Добавляется и чисто практический аспект. Профессор МГУ Алексей Аграновский указывает на проблему «логистики». Даже если мы создадим идеальный фаг, как доставить его к очагу инфекции?
«Если у человека пневмония, как загнать препарат в легкие? Антибиотик можно выпить или сделать укол, с фагом всё гораздо сложнее», — рассуждает ученый.
И вновь он возвращается к этике: масштаб угрозы зависит не от самой технологии, а от того, в чьих руках она окажется.
«В сарае новый вирус с помощью ИИ не сваришь, но это вопрос морального выбора людей, которые понимают последствия своих разработок», — резюмирует Аграновский.
Пока ученые спорят о будущем, природа продолжает напоминать о своих непредсказуемых угрозах. В начале августа в Нью-Йорке был обнаружен вирус Бурбон, переносимый клещами-звездочками. У него нет ни вакцины, ни специфического лечения. Первые случаи заболевания были зафиксированы еще в 2014 году в Канзасе, и, к сожалению, они были смертельными. Исследователи из медицинского центра Стоуни-Брук опасаются, что если распространение вируса усилится, диагностика станет настоящим вызовом для медицины.
