Ученые создали систему PROTEUS, которая ускоряет эволюцию белков в клетках человека. Технология открывает новые возможности в лечении рака, генной терапии и персонализированной медицине.
PROTEUS — революционная система, использующая принципы направленной эволюции, способная ускорять биологические процессы на годы, а то и десятилетия. Эта технология, вдохновленная методами машинного обучения, позволяет целенаправленно улучшать белки и антитела, открывая новые горизонты в медицине, генетике и борьбе с раком.
Как работает направленная эволюция?
Направленная эволюция имитирует естественный отбор, но в ускоренном режиме. Ученые создают множество вариантов молекул, отбирают наиболее эффективные, а затем повторяют процесс, пока не получат оптимальный результат. Этот метод, за который в 2018 году была присуждена Нобелевская премия по химии, ранее применялся в основном к бактериям. Однако команда молекулярного биолога Кристофера Денеса из Сиднейского университета пошла дальше, адаптировав технологию для клеток млекопитающих.
Почему клетки млекопитающих — это сложная задача?
Клетки человека и других млекопитающих гораздо сложнее бактериальных. Они содержат разветвленные сигнальные сети, взаимодействия между белками и подвергаются множеству химических изменений после синтеза. Прямое внедрение мутаций в их геномы может нарушить работу всей системы.
Решение Денеса заключалось в использовании вирусных оболочек. Его команда создала химерные вирусоподобные везикулы (VLV), объединив геном одного вируса с оболочкой другого. Это позволило безопасно встраивать и эволюционировать белки, избегая разрушительных мутаций.
PROTEUS: биологический аналог ИИ
Система PROTEUS действует как биологический алгоритм:
1. Генерирует миллионы вариантов белков.
2. Отбирает наиболее эффективные.
3. Повторяет процесс, пока не будет достигнут идеальный результат.
Этот подход уже показал успех в создании улучшенных нанотел — крошечных фрагментов антител, способных обнаруживать раковые клетки на ранних стадиях.
Будущее направленной эволюции
Технология открывает огромные перспективы:
- Персонализированная медицина: создание белков, улучшающих усвоение лекарств.
- Генная терапия: совместное применение с CRISPR для точного редактирования генов.
- Ранняя диагностика рака: разработка антител, выявляющих болезнь до появления симптомов.
PROTEUS — лишь первый шаг. По мере развития технология может изменить подход к лечению генетических заболеваний, иммунотерапии и даже продлению жизни. Как отмечает Денес, "это новый рубеж эволюции, который будет только развиваться".
Заключение
Направленная эволюция в клетках млекопитающих — это прорыв, сравнимый по значимости с появлением CRISPR. Система PROTEUS не просто ускоряет биологические процессы — она позволяет контролировать эволюцию, открывая путь к революционным открытиям в науке и медицине.
