
В журнале Nature Communications вышла статья исследователей из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне, где представлена новая система проектирования ферментов на основе искусственного интеллекта и роботизированной платформы iBioFoundry. Команда под руководством профессора Хуэйминя Чжао смогла добиться кратного повышения активности промышленных ферментов, что открывает путь к революции в биотехнологии.
Ферменты — белки, ускоряющие химические реакции, — играют ключевую роль в производстве топлива, лекарств и пищевых добавок. Однако природные ферменты часто работают не так эффективно, как хотелось бы. Чтобы усилить их действие, приходится вводить мутации в их структуру, но комбинаций слишком много, чтобы перебрать их вручную.

Исследователи обучили модель ИИ предсказывать, какие мутации могут улучшить фермент. Вместо случайного перебора они сразу создают небольшую, но перспективную библиотеку белков. Эти варианты автоматически собираются и тестируются в iBioFoundry — лаборатории с полной автоматизацией от синтеза до анализа. Новые данные снова подаются ИИ, и цикл повторяется.
С помощью этой системы ученые смогли улучшить два фермента: один, применяемый в кормовых добавках, увеличил свою активность в 26 раз, другой — важный катализатор — стал в 16 раз активнее и в 90 раз точнее в выборе молекул. Причем технология универсальна: достаточно только знать последовательность нужного белка.

Авторы разработали простой пользовательский интерфейс, с которым даже не знакомый с программированием биолог может описать задачу на английском и получить оптимизированный фермент. Это шаг к автономной лаборатории будущего — где ИИ не только анализирует, но и проектирует, производит и тестирует молекулы.
Когда ИИ берется за проектирование белков, биоинженерия обретает скорость и масштаб, немыслимые еще десятилетие назад. Ранее Наука Mail рассказывала, как нейросети помогают делать генные ножницы CRISPR точнее и безопаснее — и как это уже меняет подход к лечению наследственных болезней.