ИИ создал вирусы сильнее природных — синтетические фаги превзошли оригинал в 65 раз

Группа биоинженеров из Стэнфорда представила на bioRxiv работу о синтезе бактериофагов по проектам, сгенерированным искусственным интеллектом. Ученые утверждают, что полученные конструкции показывают в лаборатории значительно бóльшую заразность по сравнению с природным фагом ΦX174. В исследованиях использовались модели Evo 1 и Evo 2 Института Arc — и, по мнению авторов, это первый случай, когда геном, сгенерированный ИИ, оказался работоспособным в реальном опыте.

Исходной точкой послужил хорошо изученный фаг ΦX174, нацеленный на кишечную палочку E. coli. Модели не создавали функциональные геномы «с нуля»: учёные дополнили предобученные сети примерами специфических последовательностей ΦX174, подобрали инженерные подсказки и применили руководство при инференсе, чтобы направить генерацию в сторону полезных мутаций. В результате получилось 302 кандидата; 285 привели к сборке полных геномов, из которых 16 подавляли рост E. coli в тестах.

Некоторые из синтетических вариантов оказались заметно эффективнее природного прародителя. В трёх сериях экспериментов ΦX174 максимум занимал третье место по эффективности, а в одном испытании и вовсе не попал в пятёрку лучших. Лучшая разработка, обозначенная как Evo-Φ69, демонстрировала разрыв в скорости размножения фага от 16-кратного до 65-кратного за шестичасовой период, тогда как ΦX174 демонстрировал прирост от 1,3- до четырёхкратного.

При этом созданные геномы не являлись самодостаточными вирусными частицами — исследователи синтезировали лишь «инструкции», требующие введения в клетки E. coli для того, чтобы хост начал собирать компоненты фага. После единовременного запуска получить активный вирус оказалось просто — культуру можно размножать в лаборатории и сохранять фаг для дальнейшего использования. Команда моделировала и терапевтические сценарии: три штамма E. coli, выведенные с устойчивостью к ΦX174, были преодолены за счёт рекомбинации нескольких синтетических фагов, что указывает на потенциал создания разнообразных «коктейлей» для борьбы с лекарственно-устойчивыми инфекциями и возможного применения в сельском хозяйстве. Публикация уже проходит процедуру рецензирования.

Параллельно вызваны вопросы по биобезопасности: журналист Niko McCarty отметил, что некоторые из новых фагов по критериям таксономии могут считаться отдельными видами, и высказал опасения, что аналогичный подход при масштабной адаптации к человеческим вирусам теоретически упростит создание опасных патогенов.

Авторы указывают, что модели Evo не были обучены на человеческих вирусных геномах, и достижение работы с человеческими патогенами потребовало бы существенно больше вычислительной и экспериментальной подготовки, включая расширение обучающей выборки и значительную лабораторную работу. Тем не менее сама демонстрация возможности генерации рабочей вирусной последовательности усиливает дискуссию о контроле доступа к моделям и данных, применимых в биоинженерии.