Ученые используют алгоритмы искусственного интеллекта для разработки новых материалов, в том числе синтетических белков для создания поддельной плазмы крови и биологических жидкостей, находящихся внутри клеток.
По словам исследователей, эти искусственные вещества могли поддерживать натуральные белки и улучшать их свойства. Например, плазма крови, созданная искусственным интеллектом, может растворяться и сохранять настоящие белковые биомаркеры при комнатной температуре без необходимости охлаждения.
Все данные показывают, что мы можем использовать эту структуру дизайна, эту философию для создания полимеров до такой степени, что биологическая система не сможет распознать, является ли это полимером или белком.
В другом эксперименте в пробирках был приготовлен раствор, содержащий смесь искусственных полимеров, имитирующих цитозоль, жидкость, находящуюся внутри клеток. Когда были добавлены рибосомы, молекулы, содержащие РНК, они продолжали нормально функционировать, производя белки, как если бы они работали внутри настоящей клетки.
Тинг Сюй, профессор химии, а также материаловедения и инженерии в Университете Беркли, руководил исследованием и считает, что ИИ может создавать новые полимеры для увеличения биологических белков. Белки представляют собой тип полимера, молекулы которого состоят из последовательности более мелких повторяющихся единиц. В белках строительными блоками являются 20 различных аминокислот.
«По сути, все данные показывают, что мы можем использовать эту структуру дизайна, эту философию для создания полимеров до такой степени, что биологическая система не сможет распознать, является ли это полимером или белком», — сказал Сюй. заявление. «Мы в основном обманываем биологию.
Модель научилась кодировать особенности, сопоставляющие структуры белков с их функциями, и использовалась для разработки новых материалов с особыми свойствами. «Мы смотрим на пространство последовательностей, которое природа уже разработала, мы анализируем его, мы приводим полимер в соответствие с тем, что природа уже разработала, и они работают», — сказал Сюй.
«Он был обучен с использованием природных белков путем разрезания белков на короткие сегменты. Путем объединения химических характеристик этих сегментов, которые были отобраны эволюционным путем, мы разрабатываем схему полимера, который будет имитировать», — объяснила она. Регистр.
Система, описанная в статье, опубликованной в журнале Nature, позволяет исследователям разрабатывать гибридные биологические системы или наделять существующие материалы новыми свойствами. Например, ученые могли бы создавать новые пластиковые полимеры, которые естественным образом разлагаются со временем, чтобы бороться с отходами, или разрабатывать синтетические белки для доставки лекарств или улучшения биологических процессов, таких как фотосинтез.
Сюй считает, что ученым необходимо начать разрабатывать синтетические белки по-новому и уделять меньше внимания попыткам имитировать естественные структуры. В отличие от настоящих белков, полимеры, созданные искусственным интеллектом, состоят всего из пяти или шести различных аминокислот, что делает их менее сложными и их легче синтезировать.
«Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов десятилетиями не одобряло никаких новых материалов для полимерных биоматериалов, и я думаю, что причина в том, что многие синтетические полимеры на самом деле не работают — мы идем в неправильном направлении», — сказала она. «Мы не позволяем биологии указывать нам, как должен быть разработан материал. Мы рассматриваем отдельные пути, отдельные факторы, а не рассматриваем их целостно». ®
