Искусственный интеллект взломал код жизни

Учёные из Центра геномного регулирования в Испании совершили значимый прорыв в биотехнологиях: искусственный интеллект впервые создал молекулы ДНК, которые эффективно управляют активностью генов в здоровых клетках млекопитающих.

ИИ спроектировал специальные участки ДНК - энхансеры, состоящие из последовательностей "генетических букв" (A, T, C, G), длиной около 250 нуклеотидов. Эти фрагменты позволяют точно включать или выключать нужные гены в определённых типах клеток - например, превращать стволовые клетки в эритроциты. По сути, это программирование клеток на молекулярном уровне.

Созданные ИИ энхансеры были химически синтезированы и внедрены в клетки крови мышей с помощью вирусных векторов. Они активировали гены, отвечающие за синтез флуоресцентного белка, что позволило отслеживать их работу. Результаты подтвердили высокую точность: нужные гены активировались строго в целевых клетках.

По словам первого автора исследования, доктора Роберта Фромеля, разработка даёт учёным беспрецедентную точность в управлении клеточной активностью и может лечь в основу новых подходов к терапии заболеваний, связанных с нарушением работы генов - таких как рак и аутоиммунные болезни.

Чтобы обучить ИИ "языку" клеток, исследователи проанализировали тысячи экспериментов, выявляя, как энхансеры взаимодействуют с белками-транскрипционными факторами. За пять лет они создали более 64 тысяч искусственных энхансеров - крупнейшую такую коллекцию в мире.

Исследования показали, что большинство энхансеров регулируют активность генов как "громкость", усиливая или ослабляя их работу. Однако некоторые комбинации показали неожиданный эффект: факторы, обычно активирующие гены, вместе их подавляли. Это явление - "отрицательная синергия" - стало новым открытием и позволило ИИ точнее прогнозировать поведение новых последовательностей.

В будущем технология может лечь в основу персонализированной медицины - с возможностью активации нужных генов строго в поражённых клетках, избегая побочных эффектов. Учёные уже работают над усовершенствованием ИИ для создания более сложных генетических конструкций, открывая путь к глубинному пониманию и контролю над клеточными процессами.