ИИ научился читать генетический код и строить вакцины

Команда генетиков и специалистов по машинному обучению создала языковую ИИ-модель, которая была использована для разработки эффективной мРНК-вакцины. Эффективность работы вакцины, смоделированной ИИ, оказалась на 33% выше, чем у вакцин, созданных человеком. Искусственный интеллект превзошел человека в создании максимально эффективных вакцин Читая ДНК… DALLE-3 Большие языковые модели прославились созданием программного обеспечения и сдачей экзамена на адвоката. Теперь они научились читать другой вид текста — генетическую последовательность, и ее улучшать.

Команда генетиков и специалистов по машинному обучению создала языковую ИИ-модель, которая была использована для разработки эффективной мРНК-вакцины. Эффективность работы вакцины, смоделированной ИИ, оказалась на 33% выше, чем у вакцин, созданных человеком.

Главная догма микробиологии

Если коротко, то главная догма микробиологии выглядит так: ДНК — РНК — белки.

В ДНК есть гены — наборы нуклеотидов, которые кодируют белки. (А именно белки делают основную работу в клетке). Но ДНК «делать» белки не умеет, она только хранит код. Если взять компьютерную метафору, ДНК — это скорее жесткий диск, на котором лежат программы — они там записаны, но они не работают.

Специальные белки умеют «читать» ДНК. В процессе чтения они создают «копию» гена в виде матричной РНК. Эта первичная матричная РНК может быть сильно перестроена при процессе, который называется «альтернативный сплайсинг». Особые белки вырезают куски из матричной РНК и модифицируют ее. А уже прошедшая через сплайсинг «зрелая» матричная РНК готова к тому, что, читая ее, органелла — рибосома — создавала по ее коду нужный белок.

Зрелые матричные РНК зависят не только от гена, но и от сплайсинга. В результате один и тот же ген может кодировать разные белки. Один и тот же белок может быть закодирован разными нуклеотидами.

Это важный момент для обучения ИИ. Как только появляются множество вариантов, среди них можно выбрать лучший. А обучение ИИ как раз на это и направлено.

Матричная РНК-вакцина

Схема работы мРНК-вакцины против COVID-19. Левый рисунок: берется последовательность, кодирующая спайковый белок. В центре: последовательность в виде мРНК помещается в липидную оболочку. Справа: наночастица прикрепляется к клетке и выпускает мРНК сквозь мембрану. Клетка производит спайковые белки, их опознают антитела — и иммунная система готова к работе. Схема работы мРНК-вакцины против COVID-19. Левый рисунок: берется последовательность, кодирующая спайковый белок. В центре: последовательность в виде мРНК помещается в липидную оболочку. Справа: наночастица прикрепляется к клетке и выпускает мРНК сквозь мембрану. Клетка производит спайковые белки, их опознают антитела — и иммунная система готова к работе.https://drexel.edu/

Матричная РНК-вакцина (мРНК-вакцины) против COVID-19 работает следующим образом. мРНК, кодирующую один из белков коронавируса (обычно это шиповый белок), доставляют в клетку. МРНК начинает работать, то есть клетка, которая не знает что эта мРНК не ее, начинает строить белок патогена (коронавируса). Иммунная система учится эти белки находить и выстраивает систему защиты. Теперь она готова узнать и подавить настоящую инфекцию, если реальный вирус проникнет в организм.

Главное при работе мРНК-вакцины — эффективность производства белка-патогена. Если мРНК-вакцина будет работать хорошо, и белок будет создан быстро и в достаточных количествах, то иммунной системе будет легко его узнать. Но вариантов создания мРНК, которую введут в клетку и по которой будет строиться белок патогена, — таких вариантов много.

Языковая модель училась варьировать мРНК, что найти последовательность, при которой эффективность производства белка будет максимальной. Модель обучалась на самых разных созданных учеными мРНК-вакцинах и строила их вариации.

ИИ и генетический код widget-interest

Создатели Pfizer объединились с программистами и создали нейросеть, предсказывающую опасные штаммы коронавируса

 

Вселенная белков. Создается база данных 3D-структур 200 миллионов белков почти всех живых организмов

 

ИИ нашел неандертальский белок, который может стать источником новых антибиотиков

В результате удалось повысить эффективность производства белка на 33% по сравнению с обычной вакциной. По мнению исследователей, возможность даже небольшого повышения эффективности производства белка дает мощный толчок развитию новых методов лечения. Помимо COVID-19, высокоэффективные мРНК-вакцины обещают защитить от многих инфекционных заболеваний и даже от рака.

Источник
Комментарии 0
Оцените статью
WARHEAD.SU
Добавить комментарий