Искусственный интеллект обогнал природу в редактировании генов: революция в системе КРИСПР

На стыке современных науки и технологий произошел огромный перелом: созданные с помощью искусственного интеллекта (AI) синтетические белки показали более эффективные результаты в редактировании генов, чем природные ферменты. Результаты исследования, опубликованные в журнале Скиенке, позволяют человечеству выйти за рамки ограничений природной эволюции в изменении структуры ДНК. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает .

В этом проекте приняли участие ученые Калифорнийского университета в Беркли под руководством лауреата Нобелевской премии 2020 года Дженнифер Дудна. Исследователи использовали модели AI для проектирования совершенно новых синтетических ферментов для системы КРИСПР. Эта технология в будущем откроет беспрецедентные возможности для лечения генетических заболеваний и повышения урожайности в медицине и сельском хозяйстве.

За пределами границ эволюции

Традиционные системы КРИСПР опираются на полученные от бактерий ферменты, такие как Кас9 и Кас12. В природе эти белки служат для защиты бактерий от вирусов. Однако их ручное усовершенствование в лабораторных условиях было крайне сложным процессом, и любое небольшое изменение могло привести к выходу фермента из строя. AI же ускорил этот процесс в тысячи раз.

Ученые сосредоточились на синтетических версиях фермента ТнпБ, который считается предком белка Кас12. С помощью специальных алгоритмов последовательность аминокислот белков была переработана, что придало им новые свойства. В результате были созданы тысячи синтетических вариантов под названием СйнТнпБ. Согласно информации иксбт.ком, эти искусственные ферменты не только оказались жизнеспособными, но и доказали свою большую активность по сравнению с природными аналогами в клетках бактерий, растений и человека.

Технология новой эры

Как подчеркивает молекулярный биолог Цюрихского университета Соерен Лиенкамп, если технология КРИСПР сделала редактирование ДНК доступным для всех, то проектирование белков с помощью AI позволяет наделять молекулы совершенно новыми свойствами. Это означает, что человечество больше не будет ограничено инструментами, созданными природой.

Анализы, проведенные с помощью криоэлектронной микроскопии, показали, что созданные искусственным интеллектом белки сделали связи между ДНК и РНК более стабильными. Это снижает вероятность ошибок в процессе разрезания и восстановления генов, повышая точность.

Это открытие знаменует собой начало новой эры в генной инженерии. Теперь ученые смогут «на заказ» создавать белки, которых нет в природе, но которые необходимы для здоровья человека. Этот метод послужит созданию более безопасных и эффективных решений для устранения генетических дефектов.