Ученые из Технологического университета Чалмерса (Швеция) с помощью искусственного интеллекта разработали синтетическую ДНК, которая контролирует производство белка клетками, и может помочь в создании лекарств. Результаты работы описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Экспрессия генов — фундаментальный процесс для функционирования клеток всех живых организмов. Ее механизм таков: генетический код в ДНК транскрибируется в молекулу матричной РНК (мРНК), которая сообщает клеточной «фабрике», сколько и какого белка производить.
Этим процессом в некоторой степени можно управлять: задавать точные инструкции для ДНК, чтобы производилось нужное количество конкретного белка. Например, так работает мРНК-вакцина против COVID-19 — она «приказывает» клеткам организма вырабатывать тот же белок, что и на поверхности коронавируса. Благодаря этому иммунная система может научиться вырабатывать антитела к нему.
Поняв код, лежащий в основе производства определенных белков, можно также научить иммунную систему организма побеждать рак и другие сложные заболевания. Однако сегодня производство таких белковых лекарств — сложный процесс, требующий больших временных и материальных затрат.
Авторы новой работы предложили упростить и ускорить его с помощью искусственного интеллекта. Они обучили алгоритм на множестве примеров молекулы ДНК с разными структурами и регулирующим кодом, и ИИ смог спроектировать синтетическую ДНК, которую можно легко изменить по запросу, тем самым повлияв на экспрессию генов. Новый метод был разработан на дрожжах Saccharomyces cerevisiae, клетки которых напоминают клетки млекопитающих. В будущем ученые планируют проверить его на человеческих клетках.
