Искусственный интеллект научился проектировать ДНК за минуты, открывая эру программируемых «клеточных компьютеров», которые раньше создавались месяцами
Учёные из Университета Райса совершили прорыв в синтетической биологии, адаптировав системы машинного обучения для быстрого проектирования искусственных генетических цепей. Эти синтетические последовательности генов, не существующие в природе, могут быть запрограммированы на выполнение сложных функций внутри живых клеток, что открывает путь к созданию «клеточных компьютеров».
Генетические логические цепочки представляют собой сконструированные человеком наборы участков ДНК. Их цель — заставить клетки реагировать на определённые стимулы и выполнять заданные задачи. Например, таким способом можно создать клетки, которые будут отслеживать уровень глюкозы в крови и вырабатывать инсулин при необходимости.
Ранее разработка подобных систем была кропотливой ручной работой. Новый алгоритм автоматизирует этот процесс, используя комбинацию двух методик: расшифровки структуры генов и специально обученной нейросети. Искусственный интеллект анализирует данные, полученные при изучении уже известных генетических цепочек, чтобы выявить скрытые закономерности их работы.
Такой подход позволяет моделировать миллионы различных вариантов синтетических ДНК-структур, опираясь всего на результаты экспериментов с сотнями или тысячами реальных образцов. Это радикально повышает скорость и масштаб исследований.
«Двадцать пять лет назад мы создали первые цепочки генов для управления поведением клеток. На создание каждой из них у нас ушли месяцы работы. Разработанная коллегами платформа не просто позволяет резко ускорить этот процесс, но и дает возможность проводить его на ранее недоступных масштабах, что открывает новую эру в развитии синтетической биологии», — прокомментировал достижение профессор Массачусетского технологического института (США) Джеймс Коллинс.
Технология обещает ускорить разработку передовых инструментов для точного управления клеточными процессами, что может найти применение в медицине, биотехнологиях и фундаментальных научных исследованиях.