Редактирование генов выведет биотехнологии на новый уровень
Во время своей лекции, посвященной Нобелевской премии по химии в 2018 году, Фрэнсис Арнольд сказала: "Сегодня мы можем практически читать, записывать и редактировать любую последовательность ДНК, но мы не можем ее скомпоновать". Это больше не так. С тех пор наука и техника продвинулись настолько далеко, что искусственный интеллект научился составлять ДНК, а с помощью генетически модифицированных бактерий ученые находятся на пути к разработке и изготовлению белков на заказ. Цель состоит в том, чтобы с помощью дизайнерских талантов ИИ и инженерных способностей редактирования генов ученые могли модифицировать бактерии, превращая их в мини-фабрики по производству новых белков, которые могут сокращать выбросы парниковых газов, переваривать пластмассы или действовать как видоспецифичные пестициды. Как профессор химии и специалист по вычислительной химии, изучающий молекулярную науку и химию окружающей среды, я считаю, что достижения в области искусственного интеллекта и редактирования генов делают это возможным.
Все живые организмы содержат генетические материалы — ДНК и РНК, которые обеспечивают наследственную информацию, необходимую для самовоспроизведения и производства белков. Белки составляют 75% сухого веса человека. Из них состоят мышцы, ферменты, гормоны, кровь, волосы и хрящи. Понимание белков означает понимание большей части биологии. Порядок расположения нуклеотидных оснований в ДНК или РНК у некоторых вирусов кодирует эту информацию, и технологии секвенирования генома определяют порядок расположения этих оснований. Проект "Геном человека" был международным проектом, в рамках которого с 1990 по 2003 год проводилось секвенирование всего генома человека. Благодаря быстрому совершенствованию технологий на секвенирование первого 1% генома ушло семь лет, а на остальные 99% - еще семь лет. К 2003 году ученые располагали полной последовательностью из 3 миллиардов пар нуклеотидных оснований, кодирующих от 20 000 до 25 000 генов в геноме человека. Однако понимание функций большинства белков и исправление их неисправностей оставалось сложной задачей.
Форма каждого белка имеет решающее значение для его функционирования и определяется последовательностью входящих в него аминокислот, которая, в свою очередь, определяется нуклеотидной последовательностью гена. Неправильно свернутые белки имеют неправильную форму и могут вызывать такие заболевания, как нейродегенеративные заболевания, муковисцидоз и сахарный диабет 2 типа. Понимание этих заболеваний и разработка методов лечения требует знания формы белков. До 2016 года единственным способом определения формы белка была рентгеновская кристаллография - лабораторный метод, который использует дифракцию рентгеновских лучей на монокристаллах для определения точного расположения атомов и молекул в молекуле в трех измерениях. В то время с помощью кристаллографии была определена структура около 200 000 белков, что обошлось в миллиарды долларов. Программа машинного обучения AlphaFold использовала эти кристаллические структуры в качестве обучающего набора для определения формы белков по их нуклеотидным последовательностям. И менее чем за год программа рассчитала белковые структуры всех 214 миллионов генов, которые были секвенированы и опубликованы. Все белковые структуры, определенные AlphaFold, были опубликованы в базе данных, находящейся в свободном доступе.
Чтобы эффективно бороться с неинфекционными заболеваниями и разрабатывать новые лекарства, ученым необходимы более подробные знания о том, как белки, особенно ферменты, связывают небольшие молекулы. Ферменты - это белковые катализаторы, которые запускают и регулируют биохимические реакции. AlphaFold3, выпущенный 8 мая 2024 года, может предсказывать форму белков и расположение, в котором небольшие молекулы могут связываться с этими белками. При разработке рациональных лекарственных средств лекарственные средства предназначены для связывания белков, участвующих в механизме, связанном с лечением заболевания. Низкомолекулярные лекарственные препараты связываются с белком и модулируют его активность, тем самым влияя на развитие заболевания. Благодаря способности предсказывать сайты связывания с белком, AlphaFold3 расширит возможности исследователей в области разработки лекарств.
Примерно в 2015 году разработка технологии CRISPR произвела революцию в редактировании генов. С помощью CRISPR можно найти определенную часть гена, изменить или удалить ее, заставить клетку экспрессировать больше или меньше ее генного продукта или даже добавить на ее место совершенно чужеродный ген. В 2020 году Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье получили Нобелевскую премию по химии "за разработку метода (CRISPR) редактирования генома". С помощью CRISPR редактирование генов, которое когда-то занимало годы и было видоспецифичным, дорогостоящим и трудоемким, теперь может быть выполнено за считанные дни и за небольшую плату. Искусственный интеллект и генная инженерия стремительно развиваются. То, что когда-то было сложным и дорогостоящим, теперь стало рутиной. Забегая вперед, можно сказать, что мы мечтаем о белках, разработанных на заказ и производимых с помощью комбинации машинного обучения и бактерий, модифицированных CRISPR. Искусственный интеллект будет разрабатывать белки, а бактерии, измененные с помощью CRISPR, будут производить белки. Ферменты, полученные таким образом, потенциально могут вдыхать углекислый газ и метан, выделяя при этом органическое сырье, или расщеплять пластмассы на заменители бетона.
Я считаю, что эти амбиции не являются нереалистичными, учитывая, что на долю генетически модифицированных организмов уже приходится 2% экономики США в сельском хозяйстве и фармацевтике. Две группы ученых создали с нуля функционирующие ферменты, разработанные с помощью различных систем искусственного интеллекта. Институт белкового дизайна Дэвида Бейкера при Вашингтонском университете разработал новую стратегию белкового дизайна, основанную на глубоком обучении, под названием "галлюцинация для всей семьи", которую они использовали для создания уникального светоизлучающего фермента. Тем временем биотехнологический стартап Profluent использовал искусственный интеллект, обученный на основе совокупности всех знаний CRISPR-Cas, для разработки новых функционирующих редакторов генома.
Если ИИ сможет научиться создавать новые системы CRISPR, а также биолюминесцентные ферменты, которые работают и которых никогда не видели на Земле, есть надежда, что сочетание CRISPR и ИИ можно будет использовать для разработки других новых ферментов на заказ. Хотя комбинация CRISPR и искусственного интеллекта все еще находится в зачаточном состоянии, когда она созреет, она, вероятно, будет весьма полезной и даже может помочь миру справиться с изменением климата. Однако важно помнить, что чем мощнее технология, тем больше рисков она представляет. Кроме того, люди не очень преуспели в инженерии природы из-за сложности и взаимосвязанности природных систем, что часто приводит к непредвиденным последствиям.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Последние аномальные новости

Астероид Рюгу позволяет заглянуть в наше прошлое

Безопасные марсианские пещеры для будущих колонистов

Вонючая экзопланета со смертоносным стеклянным дождем

Гипотетический сценарий столкновения с астероидом

Горячие точки, связанные с НЛО, по всему миру

Идеальное место для жизни за пределами Солнечной системы

ИК-свечение на Юпитере вызвано темной материей

Как растут и эволюционируют черные дыры

Лунные вихри могут быть намагничены невидимой магмой

НАСА публикует два документа по архитектуре Луна-Марс

Небесный фейерверк вокруг формирующейся звезды

Неуловимые космические плазмоиды

Неуместные Артефакты продолжают появляться

Обнаружили необычную радиогалактику

Правительство США скрывает важную информацию о НЛО

Пустынный мох может вырасти на Марсе

Ровер-адьютант для прогулок по Луне

Тайна удивительно слабых радиационных поясов Урана

Успешно завершено имитационное путешествие на Марс

Форма гало из темной материи Млечного Пути

Астероидные породы раскрывают тайны Солнечной системы

Биоразлагаемая электроника развивается

Выращивания гороха в искусственной марсианской почве

Гигантский НЛО с зелеными огнями, пролетел над Ираном

Животные из Царства Теней

Земля окружена барьером от вторжения инопланетянам

ИИ поможет определить предел текучести металлов

Картографирование Марса с использованием открытой науки

Китаец попытался повторить подвиг Железного человека

На Марс ежедневно падают метеориты

Новые результаты добавляют загадочности нейтрино

Обнаружено дело Паскагулы в архиве APRO

Потрясающая инфографика об экзопланетах

Причина появления НЛО рядом с ядерными объектами

Происхождение лунного металлического железа

Самая посещаемая привидениями школа Британии

Сигарообразный НЛО замечен в приморском городке

Состоялась беседа ученых об уфологических технологиях

Тест парашютных сенсоров для посадки на Марс

Что знают президенты о НЛО, но не говорят о них вслух

Польза масла амаранта холодного отжима

Взять кредит под залог доли в квартире. Надежное и доступное решение

Срочный выкуп недвижимости. Решение финансовых проблем за несколько дней

Нержавеющая надежность. Фитинги WERK для вашего бизнеса

Джейрахско-Ассинский заповедник. Великолепие природы и истории Ингушетии

Самые популярные промокоды Магнит Маркет от сайта Garpo.ru

Бигфута со светящимися глазами заметили в лесу Луизианы

Выращивание местообитаний в космосе из грибов

Женщина рассказала о внетелесном опыте

Крошечные яркие объекты на заре Вселенной ставят в тупик

Метеороиды падают на Марс чаще, чем считалось

Мы ближе, чем когда-либо, к ответу

НЛО в форме пивной банки пролетел мимо корабля НАСА

НЛО изучают самолеты, боеголовки и ядерные реакторы

НЛО с красными огнями преследовали копы

Обнаружили два новых спутника нашей галактики

Один инопланетянин выжил при крушении в Розуэлле

Первое сообщение о наблюдении летающей тарелки

Подростки заметили бигфута на юге Луизианы

Расшифрована разница в плотности субнептуновых объектов

Создали улыбающегося робота с живой кожей

Существуют ли инопланетяне на самом деле

Тайна происхождения протозвездной системы

Точная дата конца человечества, предсказанная Бабой Вангой

Черный инопланетянин, увлекающийся модификацией тела

Что вы можете увидеть во время наблюдения за небом

Возрождение маленького городка с помощью инопланетян

Загадка камня с человеческим лицом

Из музея в Розуэлле украли артефакт

Известные сыктывкарцы рассказали о НЛО

Как выглядят ангелы согласно Библии

Как карма наказывает людей

Кировчане рассказали о встречах с необъяснимым

Китай испытает систему планетарной обороны

Маленький домовой за диваном

Насколько быстрее на Луне идет время

Необходимо провести дополнительные исследования в Розуэлле

НЛО в небе над Нижневартовском

Новый инструмент для моделирования материалов

Почему НЛО преследуют самолеты и боеголовки

Пролили свет на тайну антикитерского механизма

Страшные предсказания экстрасенса Саломе

Тайна временных провалов

Умершие близкие могут навещать нас

Человечество находится на пороге третьей мировой

Что погубило древние цивилизации

В Розуэлле еще многое предстоит сделать науке

Впечатляющие 'Столпы творения'

Загадочное происхождение сердцебиений мертвых звезд

Загадочные сумки Богов

Крупнейший фестиваль НЛО прошел в Розуэлле

Метеоритный дождь стал причиной коллапса Бронзового века

Мох может сделать Марс пригодным для жизни

Новые загадки пояса Койпера

Новые теплые субнептуновые экзопланеты

Опасения по поводу пузыря ИИ усиливаются

Оптические иллюзии определяют нашу суть

Поиск гравитационных аномалий, вызванных темной энергией

Реликвия с изображением Моисея, получающего 10 заповедей

Свидетельства существования исчезнувшей цивилизации

Секретные правительственные программы по НЛО

Строительство базы из лунных материалов

Таинственный НЛО замечен на фоне Луны

Три странных НЛО замечены над Канзас-Сити

Удивительное поведение черных дыр

Улицы Розуэлла запружены пришельцами

В водах Ладожского озера обитает чудовище

Ватикан назвал истекающую кровью Мадонну подделкой

Верхние слои атмосферы Юпитера удивляют астрономов

Впечатления уфологов о феномене НЛО

Древный город на Марсе, разрушенный термоядерной атакой

Изменения в организме во время космических полетов

Изучение атмосфер экзопланет в поисках внеземной жизни

Инопланетяне и Апокалипсис. Значение посланий инопланетян

Неожиданная находка фосфата в образце астероида

Новое ПО позволит изучить лунную поверхность

Озера лавы крупным планом на спутнике Юпитера Ио

Парниковые газы - признак деятельности инопланетян

Раскрыта правда мохнатого НЛО

Свидетель крушения НЛО из Розуэлла нарушает молчание

Скрытые явления в сверхчистых квантовых материалах

Стоунхендж внесут в список объектов культурного наследия

Таинственные огни и странные шары в Гластонбери

Таинственный сигнал из космоса, который ставит в тупик

Три потенциальные суперземли вокруг ближайшей звезды

Хакер украл секреты OpenAI

Выращивание крупнозубковых сортов чеснока

Актер Курт Рассел видел НЛО

Бионический протез ноги с нейроинтерфейсом

В Массачусетсе больше наблюдений НЛО, чем в большинстве штатов

В этом году в Пенсильвании видели около 30 НЛО

Знакомство с наблюдениями НЛО на фестивале в Гластонбери

Искусственный интеллект ускоряет разработку новых материалов

Квантовые эффекты препятствуют образованию черных дыр

Лучшие в истории кадры с НЛО, снятые на камеру

Маленькие зеленые человечки или большие государственные секреты

НАСА раскрыло происхождение странного мохнатого НЛО

НЛО - вопросительный знак в истории человечества

НЛО замечен в волгоградском небе

Пилот пропал без вести после встречи с НЛО

По мере роста числа наблюдений НЛО растет и число опровержений

Разбившийся НЛО прославил Форт-Уорт

Разгадка тайны зеленых металлов

Раскрываем тайны непознанного

Таинственный мир британских НЛО

Тайна исчезновения легендарного французского меча

Уфологический фестиваль в Розуэлле

Что такое адресная справка и когда требуется ее перевод на иностранный язык

Аборигены Австралии практиковали симпатическую магию

Бигфут напугал группу туристов в лесу Луизианы

Бигфут съел оленью ногу, которую оставили для него

Венера - идеальное место для подсчета метеоритов

Гуманоидного робота научили водить автомобиль

Круги на полях, как появилась эта мистификация

Многие россияне верят, что инопланетяне посещали Землю

Можем ли мы разместить центры обработки данных в космосе

Над курганским округом заметили НЛО

Пришельцы могут выглядеть совершенно не так

Пять объектов, построенных пришельцами

Распадаются ли протоны

Скрывается ли что-то между звезд

Создано устройство для управления жидким светом

Стоит ли ждать встречи с НЛО

Страшные встречи с австралийским бигфутом

Тайна мощного полярного сияния в небе Арктики

Что знают вологжане об НЛО и Дне уфолога

Шифры вокруг наc

Ярославцев привлекает непонятное и необъяснимое

Активисты начали акцию протеста у Стоунхенджа

В Розуэлле отмечают Всемирный день НЛО

Всемирный день НЛО. История и значение

Долгожданные образцы лунной поверхности

Инопланетяне или просто воздушные шары

Как НЛО стали популярным явлением в США

Майкрософт считает, что воровать контент нормально

Наблюдения НЛО в Мэриленде, что видели очевидцы

Наблюдения НЛО во Флориде, что видели очевидцы

Находка гробницы в Египте проливает свет на древние болезни

Недавние наблюдения пришельцев в США

НЛО, от информаторов до секретных программ

Отмечается рост числа наблюдений НЛО

Пять сообщений о странных объектах во Флориде

Самые пугающие и нераскрытые наблюдения инопланетян

Самые яркие и странные наблюдения в Мичигане

Скалы на Рапа-Нуи рассказывают историю населения

Снежный человек и таинственные исчезновения

Подписка на новости
Наверх