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

Астроном раскрыл тайну огромной огненной птицы

Возможное объяснение магнитных аномалий на Луне

Женщина каждый день видит призраков

Загадочная металлическая сфера вызывает споры

Загадочная сфера вызвала глобальные дебаты

Круги на полях появились недалеко от Стоунхенджа

Месть фей за уничтоженное священное дерево

Металлическая сфера вызывает разговоры об НЛО

Найдена новая точка притяжения инопланетян

Необычная металлическая сфера обнаружена в Колумбии

НЛО или художественный проект

Произошло ли крушение НЛО в Колумбии

Рядом с Солнцем заметили ангела

Считается, что Стоунхендж был построен 4600 лет назад

Таинственная база НЛО, обнаруженная ЦРУ

Таинственная сфера вызвала глобальные спекуляции

Тайны крепостных стен Саксаюмана

Удивительная сфера, найденная в Буге

Ученые обнаружили загадочную сферу

Художественный проект или НЛО

Почему услуга сопровождения при транзите в Doha Transit Airport может быть полезна пассажирам

Ветры черных дыр могут раскрыть тайну космических лучей

Вызов стандартным представлениям о темной материи

Выявлена новая динамика формирования экзопланет

Готов ли мир к катастрофической солнечной буре

Загадочные встречи военных кораблей с НЛО

ИИ трансформирует азартные игры

Как Леонардо да Винчи создал спутниковую карту

Когда и зачем инопланетяне прибудут на Землю

НЛО пролетел мимо круизного лайнера

Новая миссия раскроет тайны Титана

Обнаружен дальний родственник Плутона

Образование экзопланет в двойных звездных системах

Огни Феникса - одно из самых известных наблюдений НЛО

Первый чемпионат по боям человекоподобных роботов

Планетолог интересуется реальными исследованиями Марса

Рецензия уфолога на книгу Джона Килинга 'Приземлился'

Системы ИИ уже слишком похожи на человека

Странная двойная звездная система имеет огромную планету

Таинственная атмосфера Титана похожа на гироскоп

Ученые рассказали о ранней эволюции скалистых планет

Вера в НЛО наиболее сильна среди молодежи и неучей

Военная операция, навсегда изменившая историю НЛО

Впервые измерена структура жидкого углерода

Гамма-всплеск, вызванный столкновением молний

Двигательная установка для посещения астероидов

Движение углерода формирует континенты и алмазы

Диск распадается на дюжину шаров

Зеленый летательный аппарат над Пертом

Зонд инопланетян сняли над Францией

Идеальная сфера подает странные сигналы

Изнашиваются ли фотоны

Инопланетное существо заглядывает в окна

Компания Valve выпустит свой первый мозговой чип

Линзы, наделяющие человека инфракрасным зрением

Лицо инопланетянина на горе напротив Гранд-Титонс

Могут ли черные дыры расти внутри звезд

НЛО пролетел мимо круизного лайнера

Новое открытие отменяет Девятую планету

Номерная станция передала два странных сообщения

Обнаружение экзолун методами орбитальной механики

Пентагон занимается дезинформацией об НЛО

Первый шаг к наблюдению цветных черных дыр

Планеты TRAPPIST-1 сохранили атмосферу и воду

Ранее Юпитер был в два раза больше, чем сейчас

Светящийся диск над Лос-Анджелесом

США могут разобраться с правдой об НЛО

Тайна огненных шаров Нагов

Технобоссы стали отправлять на встречи своих двойников

Ученые предложили создать наборы на случай ядерной зимы

Экспансию человечества в космос сдерживают

Биомаркеры в атмосфере потенциального гикеана K2-18b

Вымершую кошку видели в Центральном Техасе

Генеративный ИИ заменит 80 % рабочей силы

Гибель группы Дятлова. Новая версия смерти туристов

Джереми Реннер рассказал, что произошло, когда он умер

Женщина увидела призрака в самолете

Загадка, связанная с ранними галактиками

Из мочевого пузыря мужчины были удалены 35 камней

ИИ ChatGPT более убедителен, чем люди в дебатах

ИИ галлюцинируют реже, чем люди

ИИ усиливает очарование бозона Хиггса

Как огромный НЛО атомную подлодку остановил

Как подготовить человека к жизни на других планетах

Королева Елизавета II разговаривает с женщиной через собаку

Летающие маршрутки начнут курсировать в Китае

Люди излучают призрачное свечение

Мегалитические храмы Мальты могли быть школами

Недостающее звено в раннем круговороте воды на Марсе

Немногие политики задаются вопросами об ИИ

Пилоты продолжают видеть таинственные шары

Поверхность Луны слегка разогрета

Подводная база инопланетян у берегов Малибу исчезла

Полосы на склонах Марса не являются признаками стока воды

Правительство США ищет НЛО и инопланетян

Развитие космического туризма

Россия применила кинетическое оружие в космосе

Таинственные круги на полях возвращаются

Ученые рассказали о вероятности появления зомби

Число Пи вычислили до 300-триллионного знака

Чудовище с Медвежьего озера штата Юта

В доме призраков обнаружена загадочная шкатулка

Впервые в Великобритании обнаружен круг на полях

Высадка на Луну - невероятно трудное дело

Ежегодная конференция по НЛО начнется в Индиан-Уэллсе

Загадка появления кругов на полях в горячей точке

ИИ действительно может помочь студентам в обучении

Институт SETI выявил необъяснимые импульсы от далеких звезд

Истребитель сбил НЛО над Аризоной

Как дешево долететь до Урана

Космическая гонка меняется под влиянием геополитики

Методы картографирования марсианской геологии

Может ли темная материя эволюционировать

Можно ли обнаружить кольца вокруг экзопланет

Насколько легкой может быть бозонная темная материя

Невидимая битва между добром и злом в Ватикане

Отслеживание уникальных бинарных систем

Пентагон хочет получить информацию от подрядчиков о НЛО

Практическое решения проблемы космического мусора

Ресурсный потенциал Марса и проблемы для будущего

Учёные поищут лучшие лекарства в космических кристаллах

В окружение Маска проникли русские агенты

Военный самолет США столкнулся НЛО

Живем ли мы внутри компьютерной симуляции

Загадка яркого луча света в небе над США

Запрещенная книга раскрывает раскол в учении Иисуса

Зловещий эксперимент Facebook по промыванию мозгов

Комнаты и коридоры Ноева ковчега

Красная пирамида фараона Снофру в Дахшуре

Мужчины с психопатическими чертами более привлекательны

НЛО сбил истребитель F-16 ВВС США

Новый метод скручивания пространства-времени

Парад инопланетян в Макминнвилле

Почему ученые не находят сферы Дайсона

Странный инцидент в небе Аризоны

Странный обьект столкнулся с американским истребителем

Таинственная полоса света появилась над США

Тайна подводного города Йонагуни

Темные полосы на Марсе образовались не из-за воды

Человеку впервые пересадили мочевой пузырь

Что видят люди перед смертью

Кодирование от алкоголизма - виды, действие, показания

Дети рассказывают странные и пугающие истории

Загадка пустынного стекла Египта

Загадка турецкой деревни глухонемых

Замерзшая вода обнаружена в молодой звездной системе

Инопланетяне атакуют базы ВВС США в Аризоне

Как образовалась темная материя

Множество НЛО было замечено вблизи военных объектов США

Множество протопланетных дисков в центре Млечного Пути

НЛО врезался в истребитель ВВС США над Аризоной

Обнаружили пять новых планет-зародышей

Появились новые данные о рассеянии черных дыр

Появляется все больше свидетельств жизни на экзопланетах

Преступники пришли за криптоэлитой этого мира

Пулеобразные ветры из сверхмассивной черной дыры

Раскроет ли Папа Лев XIV секретные досье Ватикана

Способ заглянуть под пыльную поверхность Марса

Странный обьект атакует американский истребитель

У Несси родился детеныш

У Цукерберга есть доказательства существования инопланетян

Экзопланеты в системах с двойными звездами

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

Наверх
Яндекс.Метрика