ии в медицине

Вирусы заражают не только человека и животных, но и растения и даже бактерии. А встречаются они повсеместно — в том числе в соляных озерах, горячих и гидротермальных источниках, где играют важную роль в экосистеме. Однако на сегодня ученые идентифицировали и описали лишь небольшую часть вирусов, так как, по словам Артема Бабаяна, биоинформатика и вирусолога из Университета Торонто, это «бездонная яма», которую только предстоит «раскопать». При этом, по его словам, некоторые из этих неизвестных вирусов могут вызывать заболевания у людей, а значит, их открытие может пролить свет на загадочные болезни с неясной причиной.

Для поиска новых видов вирусов и микроорганизмов обычно используют метод метагеномики, то есть «читают» и анализируют последовательность всех геномов в образце окружающей среды. РНК-содержащие вирусы обычно определяют по гену, кодирующему ключевой фермент репликации РНК — РНК-зависимую РНК-полимеразу (RdRp). Так, например, в 2022 году Бабаян и его коллеги проанализировали 5,7 млн геномов из общедоступных баз данных, и выявили почти 132 тыс. новых РНК-содержащих вирусов. Однако РНК-вирусы быстро эволюционируют, и если ген RdRp сильно мутировал, то исследователи не смогут его распознать и «пропустят».

Ши Манг, эволюционный биолог из Шэньчжэня, и его коллеги разработали ИИ-модель под названием LucaProt, которая определяет наличие гена RdRp не только по последовательности РНК, но и по предсказанной структуре белка. Проанализировав большое число геномных последовательностей из открытых баз данных, ученые обнаружили более 160 тыс. РНК-вирусов. Из них 70,5 тыс. оказались совершенно новыми для науки, а про остальные известно крайне мало, иногда только последовательность генома.

Кроме этого, данные о структуре белков позволили классифицировать новые виды вирусов, которые оказались невероятно разнообразными и обитали даже в самых экстремальных условиях — от горячих источников до соляных озер и воздуха. По словам одного из руководителей исследования, профессора Сиднейского университета Эдвардса Холмса, «впервые в ходе одного исследования обнаружили так много новых видов вирусов». В будущем ученые собираются усовершенствовать свою модель, чтобы выявить еще больше новых вирусов, а также узнать, какие организмы они заражают, — это прольет свет на эволюцию вирусов и других элементарных форм жизни.

Соавтор нового исследования Чжао-Ронг Ли отметил, что «LucaProt объединяет в себе передовые технологии ИИ и вирусологию, что позволяет эффективно решать биологические задачи». На примере нового исследования в Cell мы видим, что инскусственный интеллект все чаще используют в биологических исследованиях и медицине. ИИ в медицине уже успешно применяют для анализа рентгеновских снимков и МРТ, ранней диагностики рака, сердечно-сосудистых и других заболеваний, а также для поиска новых лекарств. Например, модель AlphaFold, за которую присудили Нобелевскую премию по химии в 2024 году, используют в самых разных областях: от разработки лекарств и вакцин до исследований в области геномики, даже технология геномного редактирования CRISPR/Cas совершенствуется благодаря нейросетям.