В арсенале современной медицины готовится пополнение, созданное не в лаборатории с пробирками, а внутри компьютерных алгоритмов. Группа американских исследователей — математиков и биологов — представила технологию, которая меняет правила игры в борьбе с инфекциями. Они разработали систему искусственного интеллекта, способную в автономном режиме проектировать жизнеспособные бактериофаги, которых никогда не существовало в природе. Результаты этой работы, опубликованные в престижном журнало Science, уже вызвали бурную дискуссию в научном сообществе: от восторга перед технологическим прорывом до вполне обоснованных опасений по поводу биологической безопасности.
Суть технологии заключается в использовании бактериофагов — крошечных вирусов, которые действуют как «высокоточные ракеты». В отличие от антибиотиков, способных уничтожить полезную микрофлору, фаги атакуют исключительно целевые бактерии, не трогая клетки человека. Более того, они обладают уникальным свойством: после выполнения своей задачи — уничтожения патогена — они попросту саморазрушаются. Это делает их идеальной альтернативой классической химиотерапии, особенно в условиях глобального кризиса антибиотикорезистентности, когда привычные лекарства перестают работать.
Однако не стоит считать, что ИИ уже научился создавать жизнь «с нуля». Профессор Городского университета Гонконга Павел Лидский, эксперт в области эволюционной биологии и вирусологии, призывает к умеренному оптимизму. По его мнению, ученые пока не создали новый вид организма из пустоты, а скорее расширили границы возможного. Современная наука уже умеет виртуозно анализировать природные системы — например, предсказывать структуру белка по его аминокислоте — но сборка целого генома остается задачей колоссальной сложности.
«Белки в клетке не работают в вакууме. Они постоянно взаимодействуют друг с другом, с ДНК и другими элементами системы. Недостаточно просто спроектировать правильные гены; нужно, чтобы весь геном функционировал как единый, слаженный механизм», — поясняет Лидский.
Именно здесь ИИ проявляет себя лучше всего: он способен просчитать мириады межмолекулярных взаимодействий, которые человеческий мозг просто не в состоянии охватить «вручную». Для фаговой терапии это означает переход от трудоемкого поиска в природных «библиотеках» к активному конструированию нужных комбинаций генетических элементов.
Тем не менее, у медали есть и обратная сторона. Лидский предупреждает о потенциальных рисках: от возможного нарушения баланса в прописях микробиологических процессах до непредсказуемой эволюции созданных фагов. Впрочем, он подчеркивает, что эти угрозы носят скорее локальный характер.
С другой стороны, эксперты отмечают, что подобные штаммы можно получать и традиционными методами, пусть и менее изящными. Петр Чумаков, член-корреспондент РАН и научный сотрудник Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта, напоминает, что бактериофаги — мастера адаптации. Они способны мутировать и приспосабливаться к бактериям в процессе совместной инкубации. ИИ лишь ускоряет этот процесс, анализируя закономерности генома и предлагая готовые варианты для синтеза.
При этом Чумаков не видит в самой технологии глобальной угрозы, если речь идет именно о фагах.
«Опасность представляет создание вирусов, поражающих человека. Но, как показал опыт пандемии COVID-19, для создания патогена не нужен ИИ — это можно сделать и без него. В наши дни, при нынешнем уровне развития технологий, создание опасного штамма не является непреодолимой задачей», — отмечает ученый.
Евгений Куликов, специалист из ФИЦ «Биотехнологии», называет работу в Science «серьезным прорывом». Для него ценность системы в том, что ученые впервые получают работающий биологический объект методами компьютерной инженерии. Да, не факт, что такие искусственные фаги сохранят стабильность при последующих поколениях, но сам факт создания жизнеспособной инфекции — это огромный шаг вперед. Впрочем, Куликов согласен с тем, что польза и вред в генной инженерии всегда идут рука об руку: подобные инструменты потенциально могут быть использованы для создания биологического оружия.
Не забывает и о практических трудностях профессор МГУ Алексей Аграновский. Он указывает на главную проблему — «доставку». Если антибиотик можно принять в виде таблетки или укола, то как доставить препарат с бактериофагом, например, глубоко в легкие при тяжелой пневмонии? Решение этой логистической задачи остается открытым. Аграновский резюмирует, что безопасность технологии зависит исключительно от морального выбора людей:
«В гараже новый вирус с помощью ИИ не сваришь, но метод позволяет создавать новые фаги или вирусы растений и животных гораздо быстрее, чем раньше. Это вопрос ответственности тех, кто владеет технологией».
Тревожные сигналы приходят и из самой природы. В начале августа в Нью-Йорке был обнаружен вирус Бурбон, переносчиком которого является обыкновенный клещ-звездочка. У этого вируса нет ни вакцины, ни специфического лечения. Впервые подобный случай был зафиксирован еще в 2014 году в Канзасе, и тогда пациент скончался. Исследователи из медицинского центра Стоуни-Брук предупреждают: если распространение клещей усилится, диагностика новых вспышек станет настоящим вызовом для медицины. На фоне появления новых природных угроз, искусственный интеллект становится нашим главным инструментом — или главным риском.
