Создать цифровую копию человеческого организма, на которой можно заранее проверять действие лекарств или генетических изменений, пока невозможно. Учёные предлагают приблизиться к этой цели с помощью AIDO, цифрового организма под управлением искусственного интеллекта. Система должна объединить модели ДНК, РНК, белков, клеток и более крупных биологических процессов, чтобы прослеживать последствия вмешательства сразу на нескольких уровнях.
Современные ИИ-модели уже умеют решать отдельные задачи: анализировать геномные последовательности, предсказывать структуру белков, работать с данными отдельных клеток и искать связи между молекулами. Проблема в том, что такие системы обычно существуют отдельно друг от друга. Изменение участка ДНК может повлиять на работу белка, состояние клетки и в конечном счёте на организм, но одной модели трудно проследить всю цепочку.
AIDO предлагают строить из связанных специализированных моделей. Каждый компонент отвечает за свой уровень биологии и передаёт результаты другим. Такой подход должен позволить задавать виртуальное вмешательство, например изменение гена или воздействие лекарственного соединения, а затем рассчитывать возможные последствия для связанных биологических процессов.
Для работы системы понадобятся данные разных типов: геномные и белковые последовательности, трёхмерные структуры молекул, сведения об активности генов, данные отдельных клеток и тканей, а также физиологические показатели. Важную роль сыграет и пространственная информация, поскольку поведение клетки зависит не только от её собственных характеристик, но и от соседних клеток и окружающей ткани.
Одно из предполагаемых применений AIDO связано с разработкой лекарств. Модель сможет помогать отбирать молекулы с нужными свойствами, оценивать их взаимодействие с биологическими мишенями и прогнозировать реакцию клеток на вмешательство. Компьютерный расчёт должен помочь выбрать наиболее перспективные варианты перед лабораторной проверкой.
Полноценного цифрового организма пока нет. Авторы описывают архитектуру и основные принципы будущей системы, которую ещё предстоит собрать из моделей разных биологических уровней. Для практического применения потребуется решить проблемы совместного обучения компонентов, проверки точности прогнозов, вычислительных ресурсов и безопасности при моделировании биологических вмешательств.