В мире биологии назревает технологическая революция, способная переписать правила борьбы с инфекциями. Группа американских ученых — математиков и биологов — представила разработку, которая звучит как сюжет из научной фантастики: систему искусственного интеллекта, способную самостоятельно проектировать и «выращивать» новые, ранее не существовавшие в природе бактериофаги. Результаты этого эксперимента, опубликованные в престижном журнале Science, подтвердили: созданные алгоритмом вирусы успешно справились с патогенным штаммом кишечной палочки, который оказался не под силу даже природным аналогам.
Речь идет о бактериофагах — уникальных природных хищниках микромира. Эти вирусы действуют с хирургической точностью: они атакуют исключительно бактериальные клетки, оставляя ткани человеческого организма нетронутых. В эпоху, когда антибиотики стремительно теряют свою эффективность, фаготерапия становится едва ли не единственной надежной альтернативой. Главное преимущество фагов в том, что они — «умное» оружие: после того как цель уничтожена, вирус просто самоуничтожается, не оставляя побочного химического следствия в организме.
Однако экспертное сообщество призывает к взвешенному оптимизму. Профессор Городского университета Гонконга Павел Лидский, специализирующийся на эволюционной биологии, в беседе с РБК подчеркнул, что это лишь важный шаг на пути к синтетической биологии, а не создание жизни «с чистого листа». По его словам, современные ученые уже умеют мастерски анализировать природные системы — например, предсказывать структуру белка. Но воссоздать целый геном — задача на порядок сложнее.
Проблема в том, что клетка — это не просто набор запчастей. Белки в ней постоянно взаимодействуют с ДНК и другими компонентами, образуя сложнейшую сеть.
Недостаточно просто правильно спроектировать отдельные гены — нужно, чтобы весь геном работал как единый, согласованный механизм, — поясняет Лидский.
И именно здесь ИИ становится незаменимым союзником. Машине под силу просчитать такие колоссальные объемы межмолекулярных взаимодействий, которые человеческий мозг просто не способен охватить «вручную».
Для фаговой терапии это означает расширение горизонтов. Сегодня биологи вынуждены искать подходящие вирусы в существующих «природных библиотеках», что крайне трудоемко и не гарантирует успеха. ИИ же позволяет выйти за рамки естественного отбора, предлагая новые комбинации генетических элементов. В условиях глобального кризиса резистентности бактерий к антибиотикам, такая технология становится жизненно необходимой.
Впрочем, у медали есть и обратная сторона. Павел Лидский не исключает рисков: возможны сбои в промышленных микробных структурах, неконтролируемый перенос генов или непредсказуемая эволюция самих созданных фагов. Впрочем, он считает, что эти угрозы носят локальный характер.
С другой стороны, Петр Чумаков, член-корреспондент РАН и ведущий сотрудник Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта, видит в технологии мощный инструмент для генерации новых штаммов. По его мнению, ИИ анализирует закономерности генома и выдает готовые варианты, которые затем синтезируются и внедряются в бактерии. При этом Чумаков отмечает, что подобные штаммы можно получать и традиционными методами — бактерии сами быстро мутируют и приспосабливаются к фагам в ходе совместной инкубации.
Говоря об опасностях, Чумаков считает их преувеличенными, если речь идет именно о бактериофагах. Однако он предостерегает: создать опасный вирус, поражающий человека, сегодня вполне реально даже без помощи ИИ — пример пандемии COVID-19 это наглядно доказал. Технологии развиты настолько, что создание патогена больше не является неразрешимой задачей.
Евгений Куликов, старший научный сотрудник лаборатории вирусов микроорганизмов ФИЦ «Биотехнологии», называет публикацию в Science «серьезным прорывом». По его мнению, ценность системы в том, что ученые впервые получают жизнеспособный биологический объект методами компьютерной инженерии. Да, не факт, что такие фаги сохранят стабильность при последующих поколениях, но сам факт создания «инфекции по заказу» — это огромный шаг вперед. При этом Куликов напоминает: польза и вред в генной инженерии неразрывны, и подобные методы могут быть использованы для создания биологического оружия.
Профессор МГУ Алексей Аграновский соглашается, что технология открывает новые способы борьбы с инфекциями, но указывает на критическую проблему — «доставку». Как, например, доставить препарат с бактериофагами в легкие при тяжелой пневмонии? Если антибиотик можно принять внутрь или ввести внутривенно, то с фагами всё гораздо сложнее. И, как отмечает Аграновский, главная опасность зависит не от самой технологии, а от того, в чьи руки она попадет.
В сарае новый вирус с помощью ИИ не сваришь, но это вопрос морального выбора людей, понимающих последствия, — резюмирует ученый.
На фоне этих дискуссий о будущем технологий, реальность подбрасывает свои пугающие новости. В Нью-Йорке впервые обнаружен вирус Бурбон, передающийся через клещей. У него нет ни вакцины, ни специфического лечения. Первый случай заболевания был зафиксирован еще в 2014 году в Канзасе и закончился смертью пациента. Исследователи из медицинского центра Стоуни-Брук опасаются, что при росте популяции клещей этот вирус может стать серьезной проблемой для мировой диагностики.
