Похожие статьи
С помощью искусственного интеллекта исследователям из Технологического университета Чалмерса (Швеция) удалось создать синтетическую ДНК, которая контролирует выработку белка в клетках. Эта технология может способствовать разработке и производству вакцин, лекарств от тяжелых заболеваний, а также альтернативных пищевых белков гораздо быстрее и при значительно меньших затратах, чем сегодня.
То, как экспрессируются наши гены, — это процесс, который имеет фундаментальное значение для функциональности клеток во всех живых организмах. Проще говоря, генетический код в ДНК транскрибируется в молекулу РНК-мессенджера (мРНК), которая сообщает фабрике клетки, какой белок производить и в каких количествах.
Исследователи приложили много усилий, пытаясь контролировать экспрессию генов, потому что это может, помимо прочего, способствовать разработке лекарств на основе белка. Недавним примером является мРНК-вакцина против Covid-19, которая заставляет клетки организма вырабатывать тот же белок, что и на поверхности коронавируса. Затем иммунная система организма смогла научиться вырабатывать антитела против вируса. Точно так же можно научить иммунную систему организма побеждать раковые клетки или другие сложные заболевания, если понимать генетический код, лежащий в основе производства определенных белков.
Большинство современных новых лекарств основаны на белках, но методы их получения являются дорогостоящими и медленными, поскольку трудно контролировать, как экспрессируется ДНК.
В прошлом году исследовательская группа в Чалмерсе, возглавляемая Алексеем Железняком, адъюнкт-профессором системной биологии, сделала важный шаг в понимании и контроле того, какая часть белка производится из определенной последовательности ДНК.
«Сначала речь шла о возможности полностью ‘прочитать’ инструкции молекулы ДНК. Теперь нам удалось создать нашу собственную ДНК, которая содержит точные инструкции для контроля количества определенного белка «, — говорит Алексей Железняк о последнем важном прорыве исследовательской группы.
Принцип, лежащий в основе нового метода, аналогичен тому, когда искусственный интеллект генерирует лица, похожие на реальных людей. Изучив, как выглядит большой выбор лиц, искусственный интеллект может затем создавать совершенно новые, но выглядящие естественно лица. Затем легко изменить лицо, например, сказав, что оно должно выглядеть старше или иметь другую прическу. С другой стороны, программирование правдоподобного лица с нуля, без использования искусственного интеллекта, было бы гораздо сложнее и отнимало бы много времени.
Аналогичным образом, искусственный интеллект исследователей был обучен структуре и регуляторному коду ДНК. Затем ИИ разрабатывает синтетическую ДНК, в которой легко модифицировать ее регуляторную информацию в желаемом направлении экспрессии генов. Проще говоря, ИИ сообщается, какая часть гена желательна, а затем ‘печатает’ соответствующую последовательность ДНК.
Исследователи разработали свой метод на дрожжах Sacc haromyces cerevisiae, клетки которых напоминают клетки млекопитающих. Следующий шаг — использовать человеческие клетки. Исследователи надеются, что их прогресс окажет влияние на разработку как новых, так и существующих лекарств.
«Разработка лекарств на основе белка для лечения сложных заболеваний или альтернативных устойчивых пищевых белков может занять много лет и может быть чрезвычайно дорогостоящей. Некоторые из них настолько дороги, что невозможно получить возврат инвестиций, что делает их экономически нежизнеспособными. С помощью нашей технологии можно разрабатывать и производить белки намного эффективнее, чтобы их можно было продавать «, — подчеркивает Алексей Железняк.
Эксклюзивный перевод*
Фото: Йен Страндквист
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
