Нейросеть против вирусов: российские ученые ищут неизвестные патогены с помощью ИИ
Новосибирский центр «Вектор» использует искусственный интеллект для анализа генетических свойств новых вирусов. С помощью ИИ ученые уже получили информацию о трех ранее неизвестных патогенах. В будущем это позволит быстрее создавать прототипы тест-систем и предотвращать эпидемии.
Пандемия COVID-19 показала всему миру, насколько важно вовремя выявлять опасные вирусы. Чем раньше ученые понимают, с каким патогеном имеют дело, тем быстрее появляются тест-системы, вакцины и лекарства. Именно поэтому новосибирский центр «Вектор», один из крупнейших в России научных центров вирусологии и биотехнологии, активно использует в своей работе искусственный интеллект. Он помогает анализировать генетические данные, прогнозировать структуру вирусных белков и находить возможные функции генов ранее неизвестных возбудителей болезней.
Результаты работы с ИИ были представлены на XIII Российском форуме биотехнологий OpenBio-2026. С помощью нового метода ученые уже получили информацию как минимум о трех новых вирусах.
Как ИИ ищет ответы в геноме
Центр «Вектор» изучает особо опасные инфекции. Здесь, например, хранится государственная коллекция штаммов вируса оспы. В центре проводятся исследования таких вирусов, как Марбург, Эбола, Зика, SARS-CoV-2, а также социально значимых инфекций вроде ВИЧ, гепатитов и кори.
В своей работе ученые опираются на определенный принцип: если у белков схожая функция (биологическая роль), то и структура у них, скорее всего, будет похожей. И если определить структуру белка, то можно предположить, за что именно он отвечает. Основным инструментом для анализа является моделирование с помощью машинного обучения. Правда, тут есть важный нюанс. Как признают сами исследователи, модели ИИ часто выдают не совсем точные структуры. Поэтому, даже если результат выглядит надежным, его все равно проверяют в лаборатории.
ИИ видит, лаборатория – подтверждает
Чтобы добиться стопроцентно верного результата, ученые используют комбинированный подход. Сначала они берут последовательность генома нового вируса, воссоздают ее и с помощью рекомбинантных технологий (то есть, когда ген одного организма «встраивают» в другой), получают нужные белки. А затем расшифровывают их структуру экспериментально, с использованием синхротронных методов. Только после такой проверки результаты можно считать подтвержденными.
Звучит сложно, но суть проста: сначала компьютер строит предположение, а потом ученые в лаборатории его проверяют.
Подопытные вирусы
Первым и весьма интересным примером такой работы стал вирус Хасеки – инфекционное заболевание, которое переносят клещи. Он был впервые идентифицирован сотрудниками «Вектора» во время исследования сывороток, полученных из крови пациентов, которые обратились за медицинской помощью после укуса клещей во Владивостоке.
Клиническая картина была схожа с обычным ОРВИ, но в сыворотках ученые обнаружили РНК нового вируса. Долгое время ученые почти ничего о нем не знали. Его генетический код радикально отличался от уже известных вирусов, а вырастить его в лаборатории не получалось. И вот с помощью ИИ ученым, наконец, удалось найти в геноме вируса ключевые ферменты. Ферменты – это рабочие инструменты, с помощью которых вирус размножается и «взламывает» защиту клетки. Если понять, как эти инструменты устроены, можно их заблокировать, а значит, остановить сам вирус. Это открывает путь к созданию тестов и лекарств.
Также в качестве подопытных ученые использовали несколько вирусов из семейства Nairoviridae. Их обнаружили в последние пять лет в Японии, Китае и России. Они вызывают у человека лихорадку. На основе данных об этих вирусах, полученных с помощью ИИ, ученые создали прототипы тест-систем. И уже благодаря тест-системам нашли антитела к этим вирусам у людей, живущих в приграничных с Китаем регионах.
Преграда для болезней
Вирусологи, которые ведут эту работу, подчеркивают, что изучение новых вирусов – задача не только научная, но и значимая для всего человечества. В стратегии научно-технологического развития России, утвержденной в 2024 году, биологические угрозы обозначены как один из главных вызовов для общества, государства и науки.
Таким образом, это отнюдь не локальная проблема одной страны. Новые патогены не знают границ, и это человечество поняло на примере COVID-19. Сегодня неизвестный вирус находят в одном регионе, а завтра он может появиться на другом конце планеты. Поэтому чем быстрее ученые научатся распознавать и описывать новые угрозы, тем дольше и спокойнее будут жить люди. Российская наука уже доказала, что может стать одним из пионеров в этом направлении.
