Ученые нашли способ ускорить эволюцию внутри клеток человека

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.