Международная группа исследователей под руководством профессора Сангмина Ли разработала искусственные вирусные капсулы , используя вычислительные возможности искусственного интеллекта. Речь идет о новом методе доставки генетического материала в клетки-мишени.
Вирусы заключают генетический материал в сферические белковые оболочки, благодаря чему они могут размножаться, проникать в клетки хозяина и вызывать заболевания, внедряя собственные вредоносные ДНК. Эта сложная структура вдохновила учёных на создание искусственных белков, повторяющих принципы работы вирусов, но в благих целях.
Однако современные методы, включая аденоассоциированные вирусы (AAV), имеют ряд ограничений. Размер нанокапсул не позволяет переносить достаточный объём генов, а их простая конструкция не обеспечивает многофункциональность, характерную для природных вирусных белков.
ИИ проанализировал и воспроизвел тонкие структурные особенности вирусов. У большинства вариантов симметричное строение, однако именно небольшие асимметричные элементы определяют их функциональность. Группе удалось воссоздать в искусственных конструкциях абсолютно все нюансы.
Получившиеся наноструктуры представляют собой комплексы из четырёх типов искусственных белков, образующих тетраэдрические, октаэдрические и икосаэдрические формы. Между белками формируются шесть различных типов взаимодействий, что обеспечивает стабильность конструкции.
Особый интерес представляет икосаэдрическая структура диаметром 75 нанометров. По сравнению с традиционными векторами доставки генов её вместимость увеличена втрое.
В лабораторных испытаниях эффективность новых нанокапсул подтвердилась. Они успешно проникали в клетки-мишени и высвобождали своё содержимое, не нарушая целостности клеток.
Технология создания искусственных белковых структур с помощью ИИ закладывает фундамент для развития новых направлений в биомедицине. Помимо генной терапии, метод может найти применение в разработке вакцин и создании систем адресной доставки лекарств.