ИИ впервые в истории спроектировал полный геном жизнеспособного бактериофага

Журнал Science 6 августа 2026 года опубликовал работу о первом генеративном проектировании полных геномов бактериофагов. Это вирусы, которые поражают бактериальные клетки.

Исследовательская группа под руководством Брайана Хи и первого автора исследования Сэмюэла Кинга получила 16 работоспособных вирусов. Их полностью собрали геномные языковые модели. При этом ни один из полученных вариантов не совпадает с известными природными фагами.

Хотите еще эксклюзивных новостей и аналитики? Подписывайтесь на наш телеграм-канал, обсуждайте новости и делитесь мнениями о последних событиях рынка в чате!

Выборка из тысяч вариантов генома

До этого момента генеративные модели в биологии работали исключительно на уровне отдельных генов или белков. Проектирование целого генома оставалось недостижимым рубежом. Ведь даже простейшие геномы устроены крайне сложно. Из-за этого одной мутации достаточно, чтобы вся конструкция мгновенно перестала быть жизнеспособной.

Авторы исследования решили использовать модели Evo 1 и Evo 2. Разработчики обучили их на массивах ДНК из миллионов геномов всех доменов жизни. По аналогичной логике текстовых языковых моделей эти системы усваивают эволюционные ограничения, которым подчиняются последовательности ДНК в дикой природе.

За базовую основу исследователи взяли природный фаг ΦX174. Он послужил шаблоном проектирования с заданной специфичностью к бактерии Escherichia coli C. В результате модели сгенерировали тысячи вариантов генома. Из этого объема почти 300 образцов химически синтезировали и проверили в лабораторных условиях. Жизнеспособными из них оказались 16 вариантов.

ПараметрПриродный фаг ΦX174ИИ-фаги (Evo 1 и Evo 2)Происхождение геномаЕстественная эволюцияГенерация языковой модельюУстойчивость к мутациямОграничена природной структуройНовые дивергентные гены и регуляторные элементыЭффективность против резистентных штаммовНизкая (бактерии быстро вырабатывают защиту)Высокая (преодолевают резистентность)

Полученные фаги полностью сохранили специфичность к целевому хозяину. Однако они сильно разошлись с природными аналогами по нескольким ключевым параметрам. Среди них новые мутации, дивергентные гены, регуляторные элементы и разная длина генома. Кроме того, криоэлектронная микроскопия подтвердила важный факт. Один из вирусов встроил в капсид белок упаковки ДНК, заимствованный у эволюционно далекого фага. Таким образом, модель вовсе не ограничилась простым перебором мутаций вокруг базового шаблона.

Замкнутый цикл проектирования: модель генерирует последовательности по шаблону ΦX174 с прицелом на хозяина E. coli C, отобранные варианты синтезируют и проверяют в бактериальных клетках. Справа перечислены пять свойств полученных фагов — от специфичности к целевому хозяину до эволюционной устойчивости. Источник: исследование

Преодоление бактериальной устойчивости

Главный результат проведенной работы касается сравнения с дикой природой, а не самого факта генерации. Устойчивость бактерий к фагам остается центральной проблемой фаговой терапии. Данное направление сегодня рассматривают как главный ответ на кризис антибиотиков.

Ученые проверили сгенерированные вирусы на специальных штаммах кишечной палочки, которые выработали устойчивость к ΦX174. Смесь спроектированных фагов преодолела эту защиту очень быстро. В то же время сопоставимая смесь природных фагов, родственных ΦX174, с аналогичной задачей не справилась.

Поэтому авторы выводят важную прикладную перспективу. В будущем фаговые препараты можно генерировать под конкретный быстро эволюционирующий патоген, вместо длительного поиска нужных вариантов в природных коллекциях. В более широкой формулировке эта работа служит основой для генеративного проектирования биологических функций на уровне целого генома и перехода к крупным системам.

Напомним, ранее редакция BeInCrypto писала о том, как ИИ используют в российской медицине.

The post ИИ впервые в истории спроектировал полный геном жизнеспособного бактериофага appeared first on BeInCrypto.