Два десятиліття тому розробка дизайнерських білків була мрією.
Тепер, завдяки штучному інтелекту, користувальницькі протеїни – це копійки. Протеїни на замовлення часто мають специфічні форми або компоненти, які надають їм нові для природи здібності. Від довготривалих препаратів і білкових вакцин до екологічнішого біопалива поїдання пластику білків, поле швидко стає трансформаційною технологією.
Індивідуальний дизайн протеїну залежить від методів глибокого навчання. Завдяки великим мовним моделям — штучному інтелекту, що лежить в основі блокбастера OpenAI ChatGPT — які створюють мільйони структур, що перевершують людську уяву, бібліотека біоактивних білків-дизайнерів швидко розширюватиметься.
«Це надзвичайно розширює можливості», — нещодавно сказав доктор Ніл Кінг із Вашингтонського університету сказав природа. «Те, що було неможливо півтора роки тому, тепер ви просто робите».
Проте з великою силою приходить велика відповідальність. Оскільки нові розроблені білки все частіше набувають популярності для використання в медицині та біоінженерії, вчені зараз задаються питанням: що трапиться, якщо ці технології використовуватимуть у підлих цілях?
Недавній нарис в наука підкреслює необхідність біозахисту для дизайнерських білків. Подібно до поточних розмов про безпеку штучного інтелекту, автори кажуть, що настав час розглянути ризики біозахисту та політику, щоб спеціальні білки не стали шахраями.
Есе написано двома експертами в цій галузі. Один, доктор Девід Бейкер, директор Інститут білкового дизайну в Університеті Вашингтона керував розробкою RoseTTAFold — алгоритму, який зламав півдесятирічну проблему декодування структури білка лише за його амінокислотними послідовностями. Інший, доктор Джордж Черч із Гарвардської медичної школи, є піонером у галузі генної інженерії та синтетичної біології.
Вони припускають, що для синтетичних білків потрібні штрих-коди, вбудовані в генетичну послідовність кожного нового білка. Якщо будь-який із створених білків стане загрозою — скажімо, потенційно спровокує небезпечний спалах — його штрих-код дозволить легко відстежити його походження.
Система в основному забезпечує «контрольний слід», дует запис.
Світ зіткнення
Дизайнерські білки нерозривно пов’язані зі ШІ. Так само й потенційні політики біозахисту.
Понад десять років тому лабораторія Бейкера використовувала програмне забезпечення для розробки та створення протеїну під назвою Top7. Білки складаються з будівельних блоків, які називаються амінокислотами, кожна з яких закодована в нашій ДНК. Подібно намистинам на нитці, амінокислоти потім обертаються та зморщуються в певні 3D-форми, які часто з’єднуються у складну архітектуру, що підтримує функцію білка.
Top7 не міг «розмовляти» з природними компонентами клітини — він не мав жодних біологічних ефектів. Але навіть тоді команда уклали що розробка нових білків дає змогу досліджувати «великі регіони білкового всесвіту, які ще не спостерігаються в природі».
Введіть ШІ. Нещодавно було використано кілька стратегій розробки нових білків із надзвуковою швидкістю порівняно з традиційною лабораторною роботою.
Один з них – структурний штучний інтелект, подібний до інструментів для створення зображень, таких як DALL-E. Ці системи штучного інтелекту навчаються на шумових даних і вчаться усувати шум, щоб знаходити реалістичні білкові структури. Вони називаються дифузійними моделями, вони поступово вивчають структури білка, сумісні з біологією.
Інша стратегія спирається на великі мовні моделі. Подібно до ChatGPT, алгоритми швидко знаходять зв’язки між білковими «словами» та перетворюють ці зв’язки на свого роду біологічну граматику. Білкові нитки, які генерують ці моделі, ймовірно, складатимуться в структури, які організм зможе розшифрувати. Один приклад є ProtGPT2, який може інженер активні білки з формами, які можуть призвести до нових властивостей.
Від цифрового до фізичного
Ці програми білкового дизайну ШІ б’ють тривогу. Білки є будівельними блоками життя — зміни можуть різко змінити те, як клітини реагують на ліки, віруси чи інші патогени.
Минулого року уряди всього світу оголосили про плани нагляду за безпекою ШІ. Технологія не позиціонувалася як загроза. Натомість законодавці обережно розробили політику, яка гарантує, що дослідження дотримуються законів про конфіденційність і зміцнюють економіку, охорону здоров’я та національну оборону. Очолюючи звинувачення, Європейський Союз погодився на Закон про ШІ обмежити технологію в певних областях.
Синтетичні білки прямо не згадувалися в нормативних актах. Це чудова новина для створення дизайнерських білків, які можуть бути обмежені через надто обмежувальні правила, пишуть Бейкер і Черч. Проте розробляється нове законодавство щодо штучного інтелекту, і консультативний орган ООН з питань штучного інтелекту збирається поділитися вказівками щодо міжнародне регулювання в середині цього року.
Оскільки системи штучного інтелекту, які використовуються для створення білків-дизайнерів, є вузькоспеціалізованими, вони все ще можуть потрапити під радари регуляторів, якщо сфера об’єднається в глобальних зусиллях щодо саморегулювання.
В 2023 Саміт безпеки ШІ, де обговорювався дизайн білка з підтримкою штучного інтелекту, експерти погодилися, що документування базової ДНК кожного нового білка є ключовим. Як і їхні природні аналоги, дизайнерські білки також побудовані з генетичного коду. Реєстрація всіх синтетичних послідовностей ДНК у базі даних може полегшити виявлення червоних прапорців для потенційно шкідливих дизайнів, наприклад, якщо новий білок має структури, подібні до відомих патогенних.
Біозахист не перешкоджає обміну даними. Співпраця має вирішальне значення для науки, але автори визнають, що все ще необхідно захищати комерційні таємниці. Як і в штучному інтелекті, деякі дизайнерські білки можуть бути потенційно корисними, але надто небезпечними, щоб ними відкрито ділитися.
Один із способів обійти цю головоломку — безпосередньо додати заходи безпеки до самого процесу синтезу. Наприклад, автори пропонують додавати до кожної нової генетичної послідовності штрих-код, який складається з випадкових літер ДНК. Щоб побудувати білок, машина для синтезу шукає його послідовність ДНК, і лише коли вона знайде код, вона почне будувати білок.
Іншими словами, оригінальні розробники білка можуть вибирати, з ким ділитися синтезом або чи ділитися ним взагалі, маючи при цьому можливість описувати свої результати в публікаціях.
Стратегія штрих-коду, яка пов’язує створення нових білків із машиною синтезу, також посилить безпеку та відлякає зловмисників, що ускладнить відтворення потенційно небезпечних продуктів.
«Якщо в будь-якій точці світу з’явиться нова біологічна загроза, пов’язані послідовності ДНК можна буде простежити до їх походження», — пишуть автори.
Це буде важкий шлях. Безпека дизайнерського білка залежатиме від глобальної підтримки вчених, дослідницьких установ та урядів, пишуть автори. Однак попередні успіхи були. Глобальні групи встановили правила безпеки та обміну в інших суперечливих сферах, таких як дослідження стовбурових клітин, генна інженерія, мозкові імплантати та ШІ. Хоча не завжди дотримується-Немовлята CRISPR є сумнозвісним прикладом— здебільшого ці міжнародні рекомендації допомогли просунути передові дослідження вперед у безпечний і справедливий спосіб.
На думку Бейкера та Черча, відкриті дискусії про біозахист не сповільнять розвиток галузі. Навпаки, це може згуртувати різні сектори та залучити громадське обговорення, щоб нестандартний білковий дизайн міг і далі процвітати.
Зображення Фото: Університет Вашингтона
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://singularityhub.com/2024/01/29/ai-can-design-totally-new-proteins-from-scratch-its-time-to-talk-biosecurity/
- : має
- :є
- : ні
- $UP
- 3d
- a
- здібності
- Здатний
- МЕНЮ
- визнавати
- активний
- актори
- додавати
- додати
- консультативний
- назад
- вирішено
- AI
- Системи ШІ
- тривога
- алгоритм
- алгоритми
- ВСІ
- тільки
- Також
- хоча
- завжди
- amp
- та
- оголошений
- будь-який
- де-небудь
- ЕСТЬ
- навколо
- AS
- асоційований
- At
- аудит
- authors
- назад
- поганий
- пекар
- В основному
- BE
- стає
- становлення
- було
- починати
- за
- буття
- Дзвони
- між
- За
- біологія
- блокбастері
- блоки
- тіло
- підкріплювачі
- Brain
- будувати
- Створюємо
- побудований
- але
- by
- званий
- CAN
- обережно
- осередок
- Клітини
- певний
- заряд
- ChatGPT
- Вибирати
- церква
- код
- співробітництво
- приходить
- порівняний
- сумісний
- Компоненти
- Зв'язки
- Вважати
- спірний
- головоломка
- розмови
- може
- аналоги
- тріщини
- кредит
- критичний
- виготовлений на замовлення
- передовий
- dall's
- Небезпечний
- дані
- обмін даними
- Database
- Девід
- десятиліття
- десятиліття
- розшифровувати
- Декодування
- глибокий
- глибоке навчання
- оборони
- залежати
- залежить
- описувати
- дизайн
- призначений
- Дизайнерка
- Дизайнери
- проектування
- розробка
- DID
- різний
- важкий
- радіомовлення
- безпосередньо
- Директор
- обговорювати
- обговорення
- обговорення
- ДНК
- do
- Ні
- домени
- Не знаю
- дюжина
- dr
- різко
- мрія
- Наркотики
- охрестили
- дует
- кожен
- легше
- легко
- економіка
- ефекти
- зусилля
- вбудований
- виникає
- уповноважують
- кодований
- займатися
- Машинобудування
- забезпечувати
- справедливим
- ЕСЕ
- встановлений
- Європейська
- european union
- Навіть
- приклад
- Розширювати
- experts
- дослідити
- поле
- Поля
- знайти
- знахідки
- прапори
- слідує
- для
- Вперед
- від
- функція
- далі
- Отримувати
- породжувати
- генетичний
- генної інженерії
- Джордж
- Давати
- Глобальний
- Go
- Уряду
- поступово
- граматика
- великий
- велика сила
- екологічніше
- Групи
- керівні вказівки
- Половина
- відбувається
- шкідливий
- Гарвард
- Мати
- здоров'я
- допоміг
- основний момент
- дуже
- Як
- Однак
- HTTPS
- Величезно
- людина
- if
- уяву
- неможливе
- in
- В інших
- все більше і більше
- всередині
- замість
- установи
- Міжнародне покриття
- в
- IT
- ЙОГО
- сам
- просто
- ключ
- King
- відомий
- lab
- мова
- великий
- Законодавство
- вести
- провідний
- УЧИТЬСЯ
- вивчення
- Led
- Законодавство
- законодавців
- бібліотека
- як
- Ймовірно
- МЕЖА
- каротаж
- машина
- made
- зробити
- РОБОТИ
- Робить
- манера
- Може..
- заходи
- медичний
- медицина
- сітці
- Середній
- мільйони
- Моделі
- найбільш
- рухатися
- множинний
- National
- націй
- Природний
- природа
- необхідно
- Необхідність
- Нові
- нещодавно
- новини
- шум
- горезвісний
- зараз
- of
- від
- часто
- on
- ONE
- ті,
- постійний
- тільки
- відкрити
- відкрито
- or
- походження
- оригінал
- походження
- Інше
- наші
- з
- наглядати
- частина
- піонер
- плани
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- Політика
- розташовані
- це можливо
- потенціал
- потенційно
- влада
- попередній
- недоторканність приватного життя
- Проблема
- процес
- Продукти
- програми
- властивості
- захист
- Білок
- Білки
- забезпечує
- громадськість
- охорона здоров'я
- публікаціям
- цілей
- залучення
- згуртуватися
- випадковий
- швидко
- швидше
- реалістичний
- останній
- нещодавно
- червоний
- Червоні прапори
- райони
- Регулювання
- правила
- регуляторні
- видаляти
- дослідження
- Науково-дослідні установи
- Реагувати
- відповідальність
- Обмежувальний
- результати
- ризики
- дорога
- сейф
- Безпека
- say
- Школа
- наука
- Вчені
- пошук
- секрети
- Сектори
- безпеку
- Послідовність
- комплект
- форми
- Поділитись
- поділ
- аналогічний
- сповільнювати
- So
- Софтвер
- деякі
- складний
- спеціалізований
- конкретний
- швидкість
- Spot
- ніжка
- Як і раніше
- Пасма
- стратегії
- Стратегія
- рядок
- структура
- структур
- успіхів
- такі
- пропонувати
- надзвуковий
- підтримка
- синтез
- синтетичний
- система
- Systems
- балаканина
- команда
- методи
- Технології
- Технологія
- Дякую
- Що
- Команда
- світ
- їх
- Їх
- потім
- Там.
- Ці
- вони
- це
- У цьому році
- загроза
- Процвітати
- Зв'язаний
- Зв'язку
- час
- до
- занадто
- прийняли
- інструменти
- ТОТАЛЬНО
- жорсткий
- Трасування
- тяги
- торгувати
- традиційний
- слід
- навчений
- перетворювальний
- спрацьовування
- два
- при
- що лежить в основі
- союз
- United
- Всесвіт
- університет
- використання
- використовуваний
- корисний
- віруси
- було
- Вашингтон
- шлях..
- були
- Що
- коли
- Чи
- який
- ВООЗ
- волі
- з
- цікаво
- слова
- Work
- працює
- світ
- б
- запис
- пише
- рік
- ще
- Ти
- зефірнет