Редактор ИИ раскрывает потенциал микроорганизмов для производства возобновляемых химикатов и топлив

В рамках прорывного шага в сторону устойчивой биоинженерии исследователи из Национальной лаборатории Оук-Ридж (ORNL) использовали силу искусственного интеллекта для разработки редактора ИИ, способного революционизировать редактирование генома. Команда использовала CRISPR Cas9, мощный инструмент биоинженерии, и объединила его с инновационным редактором ИИ для генетической модификации микроорганизмов, прокладывая путь к возобновляемым химикатам и топливам.

Это научное достижение не только обещает более зеленое будущее, но и решает проблемы точного редактирования, предотвращая дорогостоящие «опечатки» в генетическом коде организма, как сообщается в Interesting Engineering.

Как редактор ИИ трансформирует геномы микроорганизмов?

CRISPR, известный как кластерные регулярно интервальные короткие палиндромные повторы, стал переломным моментом в изменении генетических кодов. Однако его эффективность была ограничена клетками млекопитающих и плодовой мушкой, оставив микроорганизмы практически без внимания. Чтобы заполнить этот пробел, ученые ORNL разработали модель искусственного интеллекта под названием итеративный случайный лес. Обученная на наборе данных, содержащем 50 000 направляющих РНК, нацеленных на геном бактерии E. coli, редактор ИИ декодирует молекулярные механизмы, лежащие в основе эффективности направляющей РНК.

Эрика Пратес, вычислительный системный биолог в ORNL, подчеркнула значимость этого подхода, заявив, что модель сыграла ключевую роль в выявлении подсказок о молекулярных механизмах, стоящих за эффективностью направляющих РНК. Этот процесс привел к созданию обширной библиотеки молекулярной информации, предоставив ценные знания для повышения эффективности технологии CRISPR.

В отличие от других редакторов ИИ, эта программа может похвастаться объяснимым дизайном, что смягчает известную проблему «черного ящика», связанную с сложными системами ИИ. Улучшенные модели CRISPR Cas9 позволяют точно связывать гены с физическими признаками, облегчая модификацию геномов микроорганизмов для улучшения растений-сырьевых культур для биотоплива и бактериальной ферментации биомассы. Кэрри Экерт, руководитель группы синтетической биологии в Национальной лаборатории Оук-Ридж, подчеркнула достижения, достигнутые благодаря их исследованиям, выразив мнение, что команда значительно улучшила свои прогнозы эффективности направляющей РНК. Она также предположила, что последствия этих исследований распространяются на человеческий масштаб, особенно в области разработки лекарств.

Аналогичные приложения ИИ в медицинских исследованиях

Трансформирующий потенциал ИИ выходит за рамки биотоплива, поскольку компании исследуют инновационные применения в медицинских исследованиях. Insilico Medicine, например, достигла вехи, создав первую в мире полностью сгенерированную ИИ лекарство INS018_055 для лечения идиопатического легочного фиброза. Используя свою систему Pharma.AI, компания выявила мишени для вирусов, разработала новые соединения лекарств и предсказала показатели успеха клинических испытаний, достигнув беспрецедентного успеха в доклинических кандидатах в лекарства.

LabGenius, еще одна новаторская компания, использовала искусственный интеллект для оптимизации производства антител. Их программа ИИ значительно ускоряет процесс, быстро исследуя миллионы комбинаций антител. Система обучается на основе экспериментальных результатов, превосходя человеческую эффективность в проектировании и производстве антител. Этот подход не только ускоряет разработку, но и повышает вероятность получения превосходных результатов.

Редактор ИИ, разработанный Национальной лабораторией Оук-Ридж, представляет собой значительный шаг вперед в устойчивой биоинженерии. Улучшая инструменты редактирования генома CRISPR Cas9 с помощью модели ИИ, ученые раскрыли потенциал использования возобновляемой энергии от микроорганизмов. Это достижение не только повышает эффективность редактирования генома для растений-сырьевых культур для биотоплива, но и обещает продвижение в разработке лекарств. По мере того как исследователи ORNL продолжают совершенствовать свой инструмент с данными из других лабораторных экспериментов и видов микроорганизмов, невозможно не задаться вопросом: какие другие революционные приложения раскроют редакторы ИИ в области биоинженерии и за ее пределами?