Генеративный искусственный интеллект может превзойти природу в разработке белков для редактирования генома.

от

Исследователи из Integra Therapeutics в сотрудничестве с факультетом медицины и наук о жизни (MELIS) Университета Помпеу Фабра (UPF) и Центром геномной регуляции (CRG) разработали и экспериментально подтвердили новые синтетические белки, которые могут редактировать геном человека более эффективно, чем белки, предоставленные природой.

Работа, опубликованная в журнале [Nature Biotechnology](https://www.nature.com/articles/s41587-025-02816-4), будет полезна для улучшения существующих инструментов редактирования генов, используемых в биотехнологических исследованиях и персонализированной медицине, путём разработки клеточной (CAR-T) и генной терапии, особенно для лечения рака и редких заболеваний.

Способность безопасно и целенаправленно вставлять большие последовательности ДНК в геномы произвела революцию в исследованиях и разработках передовых методов лечения в последние годы. Среди наиболее перспективных систем — транспозазы, такие как PiggyBac, которые «копируют и вставляют» ДНК для введения терапевтических генов в клетки пациентов. Однако их потенциал был ограничен из-за небольшого разнообразия известных транспогаз и их недостаточной точности.

Исследователи использовали вычислительный биопроспектинг для скрининга более 31 000 геномов эукариот и обнаружили более 13 000 новых, ранее неизвестных последовательностей PiggyBac. После экспериментальной проверки в культивируемых клетках человека были идентифицированы 10 активных транспогаз, демонстрирующих большое функциональное разнообразие, которое ещё не было изучено.

Две из этих новых транспогаз показали активность, сравнимую с версиями, уже оптимизированными для лабораторного и клинического использования, а одна из них даже продемонстрировала высокую активность в первичных Т-клетках человека, важном типе клеток для лечения рака.

На втором этапе исследователи вышли за рамки природы и использовали белковую большую языковую модель (pLLM) — форму генеративного искусственного интеллекта. Они обучили модель с помощью 13 000 обнаруженных последовательностей PiggyBac для генерации совершенно новых последовательностей с повышенной активностью.

Этот подход не только оптимизировал одну из существующих транспогаз, но и продемонстрировал, что варианты, разработанные с помощью ИИ, совместимы с передовыми технологиями редактирования генов, такими как платформа FiCAT.

«Публикация этой статьи в Nature Biotechnology открывает путь к революции в области редактирования генов и передовых методов лечения и закрепляет позиции Integra Therapeutics на переднем крае генной терапии и использования инновационных инструментов, таких как ИИ, для разработки белков», — отмечает доктор Авенсия Санчес-Мехиас, генеральный директор и соучредитель Integra Therapeutics.

«Впервые мы использовали генеративный искусственный интеллект для создания синтетических компонентов и расширения возможностей природы. Подобно тому, как когнитивные способности ChatGPT можно использовать для написания стихотворения, мы использовали белковые большие языковые модели для генерации новых элементов, соответствующих физическим и химическим принципам генов», — объясняет доктор Марк Гюэль, научный директор Integra Therapeutics и исследователь ICREA в MELIS-UPF, где он возглавляет лабораторию трансляционной синтетической биологии.

«Эти модели ИИ обучены на всех известных белковых последовательностях на Земле и изучают внутренний язык или «грамматику» белков. Используя эту грамматику, они могут идеально говорить на этом языке, генерируя совершенно новые белки, которые сохраняют структурное и функциональное значение», — говорит доктор Ноэлия Феррус, возглавляющая группу искусственного интеллекта для разработки белков в CRG.

Предоставлено:
[Universitat Pompeu Fabra — Barcelona](https://phys.org/partners/universitat-pompeu-fabra—barcelona/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте