В арсенале современной медицины намечается революция, рожденная на стыке биологии и компьютерных наук. Группа американских исследователей — математиков и биологов — представила миру технологию, способную переписать правила борьбы с инфекциями. Разработанная ими система искусственного интеллекта научилась в автономном режиме проектировать и создавать жизнеспособные бактериофаги, которых ранее никогда не существовало в природе. Результаты этого эксперимента, опубликованные в престижном научном журнале Science, подтверждают: созданные «цифровым» методом вирусы успешно справились с патогенным штаммом кишечной палочки, который оказался не под силу даже природным аналогам.
Бактериофаги — это не просто вирусы, а высокоточные биологические «снайперы». В отличие от антибиотиков, которые бьют по всему живому, фаги атакуют исключительно бактериальные клетки, оставляя ткани человека в безопасности. Более того, они обладают уникальным свойством: после того как цель уничтожена, фаг самоликвидируется. В эпоху, когда бактерии наращивают иммунитет к традиционным лекарствам, такая альтернатива кажется спасением.
Однако экспертное сообщество призывает к умеренному оптимизму. Профессор Городского университета Гонконга Павел Лидский, специализирующийся на эволюционной биологии, в беседе с РБК подчеркивает: это важный шаг к синтетической биологии, но не создание жизни «с чистого листа». По его словам, современная наука уже неплохо справляется с анализом природных систем — например, предсказанием структуры белков. Но спроектировать целый геном — задача на порядок сложнее.
«Белки в клетке не работают в вакууме. Они связаны в сложнейшую сеть взаимодействий с ДНК и другими компонентами. Нельзя просто собрать набор генов; нужно, чтобы вся система работала как единый механизм», — поясняет Лидский.
Именно здесь ИИ проявляет свою суперсилу: он способен просчитать те мириады межмолекулярных связей, которые человеческий мозг просто не в состоянии охватить вручную. Для фаговой терапии это означает переход от случайного поиска в «природных библиотеках» к целенаправленному инженерному проектированию.
Тем не менее, у медали есть и обратная сторона. Лидский не исключает рисков: возможны сбои в промышленных микробиологических процессах, неконтролируемый перенос генов или непредсказуемая эволюция самих созданных фагов. Впрочем, ученый полагает, 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 прежде всего инструмент оптимизации. ИИ анализирует паттерны генома и предлагает варианты, которые затем синтезируются для создания новых штаммов. При этом он отмечает, что биологи и раньше умели быстро находить активные фаги путем естественной селекции и инкубации.
Вопрос безопасности, по мнению Чумакова, не стоит так остро, если речь идет именно о бактериофагах.
«Опасность представляет создание вирусов, поражающих человека. Но, как показал нам COVID-19, такие патогены можно создать и без помощи ИИ. Технологии развиты настолько, что создание опасного штамма сегодня не является неразрешимой задацей», — предостерегает ученый.
Евгений Куликов, старший научный сотрудник лаборатории вирусов микроорганизмов ФИЦ «Биотехнологии», называет публикацию в Science «серьезным прорывом». Для него ценность метода заключается в возможности создать минимальный, но жизнеспособный биологический объект методами компьютерной инженерии. Однако он признает: «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 разработки биологического оружия.
Добавляет сложности и прикладная сторона вопроса. Профессор МГУ Алексей Аграновский указывает на проблему «доставки». Даже если мы создадим идеальный фаг, как доставить его, например, в легкие при тяжелой пневмонии? В отличие от таблетки или инъекции антибиотика, работа с фагами требует принципиально новых методов транспортировки препарата в очаг инфекции. И, конечно, безопасность здесь зависит от этического выбора тех, кто владеет технологией.
«В гараже новый вирус с помощью ИИ не сваришь, но метод позволяет ускорить создание вирусов растений или животных в разы. Это вопрос морали», — резюмирует Аграновский.
Пока ученые спорят о будущем, природа продолжает напоминать о своих скрытых угрозах. В начале августа в Нью-Йорке был обнаружен вирус Бурбон, переносимый клещами. У него нет ни вакцины, ни специфического лечения. Первый случай заражения был зафиксирован еще в 2014 году в Канзасе и закончился смертью пациента. Ученые из медицинского центра Стоуни-Брук предупреждают: если распространение вируса увеличится, диагностика станет настоящим вызовом для медицины.
