В мире современной медицины назревает технологическая революция, способная переписать правила борьбы с инфекциями. Группа американских ученых — математиков и биологов — представила разработку, которая звучит как сюжет из научной фантастики: систему искусственного интеллекта, способную в автономном режиме проектировать жизнеспособные бактериофаги, которых ранее никогда не существовало в природе. Результаты этого исследования, опубликованные в престижном журнале Science, подтверждают: созданные «цифровым» методом вирусы успешно справились с патогенным штаммом кишечной палочки, демонстрирующим устойчивость к природным аналогам.
Для тех, кто не знаком с биологической терминологией, поясним: бактериофаги — это природные «киллеры» бактерий. Эти вирусы действуют с хирургической точностью, атакуя исключительно бактериальные клетки и не представляя никакой угрозы для тканей человека. В эпоху, когда антибиотикорезистентность (устойчивость бактерий к лекарства, становится глобальной пандемией, фаговая терапия рассматривается как самая перспективная альтернатива. Главное преимущество фагов в том, что они самоликвидируются сразу после того, как уничтожают цель, не оставляя лишнего «мусора» в организме.
Однако, несмотря на впечатляющий успех, экспертное сообщество призывает к взвешенному подходу. Профессор Городского университета Гонконга Павел Лидский, специализирующийся на эволюционной биологии и вирусологии, в беседе с РБК предостерегает от излишнего восторга. По его мнению, это важный шаг в сторону синтетической биологии, но авторы работы пока не создали полноценный живой организм «с чистого листа» и не представили принципиально новый вид.
Лидский поясняет, что современная наука уже неплохо справляется с анализом природных систем — например, предсказанием структуры белка. Но проектирование целого генома — задача на порядок сложнее. Белки в клетке не существуют сами по себе; они встроены в сложнейшую сеть взаимодействий с ДНК и другими компонентами. Именно здесь ИИ становится незаменимым инструментом: он способен просчитать колоссальный объем межмолекулярных связей, которые человеческий мозг просто не в состоянии охватить «вручную».
Для фаговой терапии это означает расширение горизонтов. Сегодня ученые вынуждены искать подходящие фаги в «природных библиотеках», что крайне трудоемко и не дает гарантий успеха. ИИ же позволяет искусственно комбинировать генетические элементы, создавая идеальный инструмент против конкретного патогена.
На фоне роста устойчивости бактерий к антибиотикам, это направление становится все более востребованным, — резюмирует ученый.
При этом риски нельзя списывать со счетов. Лидский признает, что существует вероятность нарушения микробных экосистем или неконтролируемой эволюции созданных фагов. Впрочем, он считает, что потенциальный вред будет носить лишь локальный характер.
Другой взгляд на проблему предлагает Петр Чумаков, член-корреспондент РАН и научный сотрудник Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта. Он отмечает, что ИИ фактически находит закономерности в структуре генома и предлагает варианты, которые затем синтезируются и внедряются в бактерии, создавая практически новый штамм. При этом Чумаков подчеркивает, что подобные штаммы можно получать и традиционными методами довольно быстро, так как фаги сами по себе крайне пластичны и способны мутировать, адаптируясь к бактериям в процессе совместной инкубации.
Что касается угроз, Чумаков уверен, что самой технологии создания фагов опасность не представляет.
Опасность есть в создании вирусов, поражающих человека. Но, как показала история с COVID-19, для этого не нужен искусственный интеллект — это можно сделать и без него. В наше время, когда технологии развиты, создать патогенный штамм не представляет большой проблемы, — отмечает ученый.
Евгений Куликов, специалист из ФИЦ «Биотехнологии», называет статью в Science «серьезным прорывом». По его словам, ценность системы в том, что человечество впервые получает возможность методом компьютерной инженерии создавать минимальный, но жизнеспособный биологический объект. Конечно, остается вопрос, сохранят ли такие фаги свои свойства при последующих «пересевах», но сам факт наличия работающей технологии — это уже огромный шаг вперед. Однако Куликов предупреждает:
Польза и вред в этой технологии всегда идут рука об руку.
Как и любая генная инженерия, эта технология может быть использована во вред, в том числе для создания биологического оружия.
Профессор МГУ Алексей Аграновский соглашается, что перед нами новый способ борьбы с инфекциями, но указывает на критическую проблему — «доставку». Если антибиотик можно принять внутрь или ввести внутривенно, то как доставить фаг, например, в легкие при пневмонии? Это вопрос, на который медицине еще предстоит найти ответ. А говоря об опасности, Аграновский переводит дискуссию в этическую плоскость: всё зависит от того, в чьи руки попадет технология.
В сарае новый вирус с помощью ИИ не сваришь, но это вопрос морального выбора людей. Метод позволяет создавать фаги или вирусы растений и животных гораздо быстрее, чем раньше, — говорит он.
Пока ученые спорят о будущем, реальные биологические угрозы уже наступают на пятки. В начале августа в Нью-Йорке был обнаружен вирус Бурбон, против которого нет ни вакцины, ни специфического лечения. Переносимый клещом-звездочкой, он может стать серьезным вызовом для диагностики, если его распространение увеличится. История этого вируса уже знает смертельные случаи — первый пациент, выявленный в Канзасе в 2014 году, скончался, и исследователи полагают, что реальный масштаб заражений может быть гораздо выше.
