Игорь Лалаянц
Созданный под руководством Джеффри Хинтона нейросетевой продукт AlphaFold 3 может точно предсказывать структуру реагирующих биомолекул. Кадр из видео с канала AI Revolution на YouTube
Из Африки пришло сообщение об очередной проблеме, на этот раз связанной не с вирусами, а с малярией. В 2015 году китаянке Ту Юю дали Нобелевскую премию за использование традиционных лечебных трав и создание на их основе средства для борьбы с малярийным плазмодием. Награждали ее под аккомпанемент статей о развитии резистентности (устойчивости) к действию препаратов.
О том же сообщил в ноябре 2024 года журнал Nature. Оказывается, дети Черного континента, главные жертвы малярии, гибнут из-за «бездействия» лекарств, к которым развилась устойчивость. О ней буквально вопиют инфекционисты и микробиологи, а также гиганты фарминдустрии, от которых просят новых эффективных лекарств. Но их разработка требует многолетних усилий и миллиардных вложений, что далеко не всем под силу. Пример с раком, на который пытаются воздействовать «лучами» и ядовитой «химией», а в последнее время и разными видами иммунотерапий, весьма показателен.
На этом фоне непонятны все более частые нападки в СМИ на искусственный интеллект (ИИ), который не претендует на то, чтобы подменить творческий потенциал человека, а является лишь мощным инструментом в умелых руках. Не приходит же критикам на ум отвергать очки, которыми они активно пользуются, по причине того, что те не помогают излечивать глазные болезни, многие из которых имеют генетическую природу.
Гены – это последовательности нуклеотидов, или букв генетического кода, ДНК и РНК, которых за два десятилетия, прошедших с момента публикации первого генома человека, накопилось великое множество. Активность генов проявляется в последовательностях аминокислот в белковых цепях, которых тоже много в геномных базах данных. Информации, хранящейся в них, уже больше, чем во всех библиотеках мира. Естественно, что человеческому интеллекту не под силу справиться с этими гигантскими массивами данных, для анализа которых и были созданы ИИ-инструменты, отмеченные в 2024 году двумя Нобелевскими премиями – по физике и химии.
Один из этих инструментов, созданный в Лондоне, получил название «Альфа-Фолд», поскольку может переводить последовательности нуклеиновых кислот в 3D-модели протеинов. Слово fold укоренилось в русском как «фалды» – объемные сборки-складки. Дело в том, что сама по себе белковая цепь лишь последовательность и не более того, так как она не функциональна. Для обретения функции она должна сложиться в третичную (3D) или даже четвертичную структуру. Замена даже одной аминокислоты может приводить к потере функции. А это грозит развитием болезни. Классический пример пациента – царевич Алексей, страдавший гемофилией. Другой пример – серповидно-клеточная анемия (СКА), частично защищающая жителей экваториальной Африки от опасной для жизни малярии.
Гемоглобин «запасает» в легких кислород, забирая из тканей и органов токсичный углекислый газ. Для этого у белка есть железо (гем), легко отдающее и принимающее электрон. Гем, в свою очередь, как бы прячется в нише, в которой происходит газообмен. Для ферментов-энзимов используется название «активный центр», или сайт, в котором происходит расщепление вещества-метаболита, или его синтез. И если с 3D-сложением протеина вокруг центра что-то не так, то молекула может обрести совсем иную функцию. Такое имеет место с онкобелками.
Задача лекарств или тех же антител заключается в том, чтобы нейтрализовать патогенные белки. Но получение тех и других, как уже говорилось, долго и дорого. Вот почему такие большие надежды возлагаются на ИИ. Проблема усугубляется высокой изменчивостью биомолекул, что давно доказано на примере ВИЧ и недавно SARS-CoV-2, а также поверхностных белков плазмодия и раковых клеток.
Британец Джеффри Хинтон, собственно и предложивший концепцию ИИ, в 2024 году удостоен Нобелевской премии по физике. Созданный им нейросетевой продукт AlphaFold 3 использовали для точного предсказания структуры взаимодействующих друг с другом трех биомолекул. Одна из них суть спайк-шпилька вируса COV (OC43), другая – сахарный лектин, а третья – моноклональное антитело, нейтрализующее связывание белка вирусной оболочки. Он взаимодействует с протеином клеточной мембраны, который способствует «втягиванию» вируса в цитоплазму, обеспечивая тем самым инфицирование клетки.
Использовали мощный инструмент и в Стэнфорде для перевода ДНК-языка, который с его четырьмя «буквами» необходим для создания далеко еще полностью не познанного разнообразия на Земле. Об этой разработке сообщает журнал Science. Авторы назвали свою модель Evo – конечно же, от слова «эволюция», но напоминающее и праматерь Еву, имя которой в книге переводится как «жизнь». Впрочем, ученые из Стэнфорда, конечно же, были весьма далеки от взглядов Жана-Батиста Ламарка, который первым употребил evolution для обозначения постепенного «развертывания» жизненной спирали на планете.
