Фонд «Интеллект»
Фонд «Интеллект»
Лекция была посвящена последним достижениям машинного обучения в синтетической биологии и ближайших перспективах применения науки: от вакцин от рака до генной терапии. Автор лекции — Арсений Зинкевич — биоинформатик, старший преподаватель и менеджер магистерской программы «Применение машинного обучения в биологии» ФББ МГУ.
Синтетическая биология занимается созданием новых биологических механизмов и подсистем для получения организмов с заданными свойствами. Благодаря развитию методов генной инженерии – подразделу синтетической биологии – были созданы новые методы терапии: мРНК-вакцины, CAR-T и многое другое. Развитие синтетической биологии уже в ближайшие годы позволит создавать новые лекарства для лечения ряда генетических и метаболических заболеваний.
Акцент лекции был сделан на текущей смене парадигмы исследований. Несмотря на большие успехи в геномике, современные методы рационального проектирования систем из простых составных частей не способны справиться с моделированием регуляторных взаимодействий даже на клеточном уровне. Альтернатива – моделирование какой-либо подсистемы целиком с помощью методов машинного обучения. Такой подход дает большие успехи для при создании моделей как регуляторных элементов ДНК и РНК, так и формирования белковой структуры.
В лекции рассматривалось, как можно подступиться к задаче дизайна новых регуляторных последовательностей ДНК и РНК и с какими основными сложностями сталкивается исследователь, желающий спроектировать такую последовательность с желаемой им функцией.
Более дальняя перспектива развития методов синтетической биологии позволит человечеству осуществлять намного более тонкое управление нашим организмом, чем ныне существующие лекарства. Среди возможных применений, которые могут стать доступны через 10-20 лет: усиление роста мышечной ткани, отращивание волос при облысении, или даже замедление старения и продление жизни.
«Наверное, самый заметный успех синтетической биологии — это известная многим модель AlphaFold, которая если не решила, то значительно продвинула проблему восстановления структуры белка по его последовательности. Несмотря на то, что у модели есть проблемы, это большой шаг вперед. Наша лаборатория занимается проблемами проектирования регуляторных ДНК и РНК. Создание таких последовательностей с заданными свойствами позволит делать тонкие изменения в генной регуляции и вылечить множество заболеваний, от аллергии до болезни Альцгеймера. В недавних статьях нашей лаборатории мы как раз пишем о моделях для предсказания активности регуляторных регионов ДНК (промоторов) и созданию новых таких последовательностей с заданными свойствами, что является первым шагом в этом направлении. Последняя наша работа - про генерацию нетранслируемых областей мРНК с тканеспецифичной активностью – это позволит значительно уменьшить количество побочных эффектов для новых мРНК-вакцин», — пояснил Арсений Зинкевич.
Лекцию посетили студенты физфака, биофака, ФФМ и ФББ МГУ, а также студенты и выпускники ВШЭ, МФТИ, МАИ и других вузов. После лекции студенты также смогли задать вопросы про обучение на программе магистратуры «Применение машинного обучения в биологии», которая проводится при поддержке Фонда «Интеллект».
