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

Британский бигфут - гибрид собаки и обезьяны

Выявлена возможная тектоническая активность на Венере

Города Огайо, где было замечено больше всего НЛО

Ежегодный уфо-фестиваль в Макминнвилле

Загадочные объекты вблизи военных объектов США

Загадочные смерти, связанные с НЛО

Зачем собирать образцы с астероидов

Земная кора таит в себе ключи к чистой энергии

Излучение 5G никак не влияет на клетки человека

ИИ для улучшения работы ускорителей элементарных частиц

Конвекцию облаков обнаружили вблизи озер Титана

Кто на самом деле нанес смертельный удар Иисусу

Некоторые части Луны более интересны, чем другие

Полярные сияния видимого света на Марсе

Прощай молчание Ватикана

Разработчики и преподаватели по-разному оценивают вред ИИ

Секретные помещения под египетскими пирамидами

Секретный туннель обнаружен под половицами Капитолия

Секреты о недрах Луны и астероида Веста

Удивительная турбулентность нашей галактики

Нарколог на дом. Экстренная помощь при запое - быстро, анонимно, безопасно

Большую черную кошку заметили в Нортумберленде

Власти хотят, чтобы человек доверился ChatGPT

Вселенная - это компьютерная симуляция

Вселенная распадется гораздо раньше, чем считалось ранее

Города Флориды, где чаще всего видели НЛО

Загадочная геологическая формация на Арарате

ИИ может представлять опасность для студентов

Исследователям поручено защищать планету от астероидов

Камера слежения зафиксировала странную фигуру

Летающие такси появятся в небе Великобритании

Мальчик, которого прозвали Микки Маус

Марсоход впервые зафиксировал полярное сияние

Невероятные встречи с инопланетянами в России

НЛО, Гарвард и искусственный интеллект

Обнаружены две экзопланеты у солнцеподобной звезды

Способы интерпретировать атмосферу экзопланеты K2-18b

Стеклянные бусины открывают окно в глубины Луны

Супердревесина для замены стали и бетона

Уфо-фестиваль прошел в Макминвилле

Это был не самолет, не беспилотник и не вертолет

Автобус с привидениями окружен тайной

Где были замечены НЛО в Вирджинии

Древние обсидиановые артефакты ацтеков

Загадочная чупакабра с человеческими руками

Затерянный в песках древний храм

Инсайдер опубликовал невиданные ранее кадры НЛО

Информатор видел тревожное видео с НЛО

Информация об НЛО связана с Библейским пророчеством

Канадские города, в которых чаще всего видели НЛО

Квазары живут недолго

Ключевая теория о похищениях инопланетянами

Космическая погода кардинально меняет судьбу планеты

Космические микробы - ключ к биотехнологиям

На горе Арарат начнутся долгожданные раскопки

Наличие подземного океана жидкой воды на Марсе

НАСА скрывает присутствие инопланетян на Марсе

НЛО озадачил жителей Нью-Гэмпшира

НЛО якобы являются секретной технологией США

Новые загадки полярного сияния Юпитера

Новые способы обнаружения гравитационных волн

Оборотни, рептилоиды и сверхъестественные существа

Призыв к раскрытию информации о НЛО правительством США

Результаты поиска аксионов темной материи

Сколько планет-изгоев находится в Млечном Пути

Сокращение бюджета НАСА отбросит космонауку назад

Сравнение несколько экзопланет в одной системе

Тайна происхождения марсианского метана

Человек, чье тело путает ощущения холода и жара

Штормовые волны, пересекающие ядро Земли

Юридические аспекты майнинга в космосе

Преимущества и недостатки химических пилингов. Что важно знать

Вселенная - компьютерная симуляция

Галактики вносят свой вклад в послесвечение Вселенной

Гигантская анаконда в тропических лесах Амазонии

Гонщик НАСКАР видел НЛО

Гробницу Иисуса обнаружили в месте, описанном в Библии

ДНК может выжить в облачных условиях Венеры

Звезда автоспорта рассказал о НЛО

ИИ удвоит продолжительность жизни человека

Конспирологическое кафе открылось в Ланкашире

Кора Венеры на удивление тонкая

На БАК превратили свинец в золото

Наблюдения НЛО в Вирджинии

Новая группа по раскрытию информации об НЛО

Новый детектор для поиска нейтрино

Обнаружили блуждающую массивную черную дыру

Один удар заставит планету вращаться миллионы лет

Поиски инопланетной жизни на Шотландском нагорье

Послания Додлстона - врата в будущее и прошлое

Пришельцы идут по следу

Результаты первого поиска темных фотонов

Секретная программа Пентагона по сбору фото НЛО

Тайна затерянной колонии раскрыта

Тампа и Сент-Питер - горячие точки НЛО во Флориде

Темные кометы хранят секрет возникновения жизни

Физик ЦРУ рассказал о катастрофе НЛО

Хор гравитационных волн из ядра Млечного Пути

Человечество может вернуться к своим корням

Что-то движется под поверхностью Венеры

Шведы хотят получить ответы на вопросы об НЛО

Шестиугольный НЛО над калифорнийской пустыней

Багажник на крышу. Расширяем границы путешествий с комфортом

Женщина умерла и видела видения будущего Земли

Жители Сианя увидели НЛО во время сильной грозы

Карахан-Тепе - потерянная цивилизация шестипалых людей

Кричащий призрак погибшего в ДТП пассажира

Крошечная стеклянная бусина найдена на Луне

Моисей получил десять заповедей не на горе Синай

Наблюдения НЛО в Кентукки за последние 30 лет

Прошлое, которое мы 'не помним'

Рассекретили новые кадры НЛО, парящего над границей США

Седона - уфологическая мекка США

Сколько лет Великой пирамиде Гизы

Сотни людей собрались в надежде увидеть НЛО

Сфинкс не был построен фараонами

Тайна затерянной колонии Америки

Тайна ромбовидной пирамиды

Тайна сфинкса Балучистана

Тодморден - живописный рыночный уфо-городок

Черное кольцо порождает теории о порталах пришельцев

Эксперимент проливает новый свет на Сознание

Экстрасенсорные впечатления от инопланетян

Возобновившийся в последнее время интерес к феномену НЛО

Все живые существа излучают призрачное свечение

Готовы ли мы, наконец, узнать правду о НЛО

Загадочная база пришельцев спрятана внутри горы Хейс

Конец Вселенной может наступить гораздо раньше

Марсотрясения дают представление о скрытой воде

Невероятные заявления о древней расе людей-гигантов

Невидимая космическая сила наводнила Землю

Ошеломляющее открытие на месте Ноева ковчега

Ошеломляющее признание о воскресении Иисуса

Психоделики не просто меняют сознание

Рассуждающий ИИ скоро замедлится в развитии

Секреты странного мумифицированного существа

Сознание зарождается в теле, а не в Разуме

Странные медово-вафельные структуры на Марсе

США установили успешный контакт с инопланетной расой

Таинственный черный портал появился в небе Канзаса

Ученые назвали точную дату Конца света

ЦРУ и секретная программа МК-Ультра

Человекоподобные древние существа-богомолы

Gracex отзывы. Честный обзор брокера на основе опыта клиентов

Вселенная наполнена инопланетными цивилизациями

Гигантский отпечаток ноги в парке Драконов

Каменные лабиринты Севера

Каменные сферы острова Чамп

Медитация и осознанность могут иметь темную сторону

Мы можем проживать в симуляции

Ньютон предсказывал, когда наступит конец света

Обнаружили доказательство существования ауры

Сколько данных нужно для искусственного интеллекта

США нашли секретные базы инопланетян

База инопланетян спрятана в горе Хейс

Была ли посадка Аполлона-17 на Луну инсценировкой

Возможно ли получение изображений экзопланет

Гозекский круг - древняя обсерватория или портал

Деринкую - подземный город, который скрывает тайны

Древняя живопись Австралии включает в себя НЛО

Загадка таинственной Хобы

Космический корабль может тормозить в космосе

Линии Наски - послание древних или следы ВЦ

На древнем Марсе существовал углеродный цикл

Новые технологии или методы для анализа планетарных недр

Новый проект исследует тайны солнечной атмосферы

Планеты-изгои могут просуществовать недолго

Радиоактивная аномалия обнаружена под Тихим океаном

Свидетельства существования жизни на Марсе

Серебристый диск заметили над Ютой

Статуэтка Нампа, которой 2 миллиона лет

Таинственные встречи военных с бигфутом

Тайна образования массивных звезд

Хрустальные черепа - артефакты или подделка

Движущиеся камни Долины Смерти

Загадка мастаб и их значение в древней культуре

Загадочный инцидент с огнями Финикса в 1997 году

Загадочный молоток из эпохи динозавров

Квантовая теория гравитации приближает нас к 'Теории всего'

Молния оставила на спине мужчины изображение Христа

Невидимка дернул спящего мальчика за ногу

Озеро ртути под мексиканской пирамидой

Первый в мире ховербайк в стиле Звездных войн

Прослушали музыку ближайшей звезды, обнаружив сюрпризы

Рельеф поверхности Марса напоминает Земной

Современные видеокарты мгновенно взламывают пароли

Наверх
Яндекс.Метрика