Может ли искусственный интеллект придумать лекарство от ковида? Стоит ли ждать от него прорыва в исследованиях и производстве препаратов в ближайшее время? Доживём ли мы до персонифицированной медицины, когда доктор будет лечить не болезнь, а конкретного человека, и что этому мешает? Когда начнут летать «магические пули»? Помогут ли современные технологии победить рак? Как Трамп смог вылечиться от ковида за три дня? Правда ли, что будущее за генной терапией? Об этом и многом другом главному редактору «Аргументов недели» Андрею УГЛАНОВУ рассказывает биохимик, президент Российского общества биохимиков и молекулярных биологов, председатель Национального комитета российских биохимиков, директор Института биоорганической химии имени М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, академик РАН, доктор химических наук Александр Габибович ГАБИБОВ.

Эра больших чисел

– Александр Габибович, каждый день приносит новые сенсации. Говорят, что искусственный интеллект уже создаёт новые вакцины против гриппа, ковида и других болезней. Это похоже на правду?

– Искусственный интеллект – это всего лишь метод. Всё, что он делает, – это результат машинного обучения, и креативность таких подходов достаточно ограничена. В шахматы машина может играть прекрасно, используя перебор различных вариантов. А вот придумать новый ход, который ещё никто никогда не делал, она пока не способна. Человечество движется к упрощению целей, к которым оно стремится, будь то война или сельское хозяйство. Всё время идёт совершенствование методов.

– И в чём сейчас может помочь искусственный интеллект?

– Эра, в которой мы живём, это эра больших чисел. Она позволяет по-новому посмотреть на многие процессы. И то, что было невозможным решить адекватными методами исследований прошлого, сейчас становится реальным за счёт возможности обработки больших массивов информации. Обучение этих машин и программ происходит на определённом массиве данных, и на нём по заданным векторам отбора происходит получение результата. Таким образом, если задать условия, которым должна отвечать вакцина, то искусственный интеллект на нынешнем этапе его развития вполне может найти решение.

– А вы сами используете возможности искусственного интеллекта?

– Среди вакцин будущее за рекомбинантными (генно-инженерными) белковыми препаратами, а не живыми, или аттенуированными, как это делали классики, например Луи Пастер. В известном смысле положительный пример программы на AlphaFold (программа на базе искусственного интеллекта, которая выполняет предсказания пространственной структуры белка) может оказаться весьма перспективным. Можно примерно рассчитать, каким образом белок будет складываться. Но всегда есть исключения, и ещё долго человеческий интеллект должен будет вносить поправки. Ну и конечно, всегда существует целый набор ситуаций, когда вы можете прийти к неправильному результату. Моя профессия связана с биокатализом. Мне удалось обнаружить, что определённая группа антител может обладать каталитической активностью (характеристика катализатора, выражающая его свойство ускорять химическую реакцию. Чем выше активность катализатора, тем большей скорости химической реакции можно с помощью данного катализатора добиться), то есть антитело может не только связывать, но и превращать. Сейчас с помощью машинного обучения и фактически использования искусственного интеллекта мы решаем задачу подбора наилучших структур антител и наилучших потенциальных субстратов, которые они могут трансформировать. Сначала это был эксперимент. Потом мы поняли, что можем с помощью суперкомпьютера предсказывать те структуры, поверхности антител, которые будут оптимальны для данного процесса. Теперь, заложив в программу наборы успешных реакций, мы добиваемся успеха с определённой долей предсказания.

– Когда можно ждать перехода от научных исследований к практическому применению?

– Результаты работы искусственного интеллекта могут быть использованы в целом ряде индустрий, в научных исследованиях. Но законодательство – и наше, и американское, и европейское – в плане создания лекарств и вакцин очень жёсткое. Лекарству нужно провести полную стадию доклинических испытаний. И условия эти год от года становятся только жёстче. Например, раньше можно было провести испытания на одном виде животных. А сейчас уже на разных. Так что человечество ещё не в полном объёме доверяет искусственному интеллекту. Думаю, лекарства ещё долгое время будут требовать верификации.

– И облегчения условий не предвидится?

– Доклинические испытания являются большой финансовой компонентой в создании новых лекарств. И человечество стремится отойти от этой стадии. Во-первых, из этических соображений, чтобы не подвергать мучениям подопытных животных. А во-вторых, это очень увеличивает стоимость лекарств. И тут искусственный интеллект был бы очень хорош.

Личный доктор в каждый дом придёт ещё не скоро

– Илон Маск объявил, что получил разрешение на чипирование человека. Он предлагает вживлять чип в головной мозг, чтобы управлять компьютером без помощи рук. Может ли чипирование помочь лечить больных?

– У нас в институте очень сильные отделы молекулярной биологии, клеточной биологии и нейрофизиологии. Там такие исследования проводятся. Это термогенетика, оптогенетика… То есть управление определёнными элементами нейросигнализации с помощью оптического или термовоздействия. Таким образом мы можем перейти к включению и выключению определённых генов и их таргетной доставке, например, к опухоли. Я бы с осторожностью относился к эйфории вокруг заявлений Илона Маска, но определённые движения в эту сторону действительно есть. Но, например, к управлению каким-то транспортом непосредственно сигналами мозга я отношусь скептически. А вдруг в самый ответственный момент пилот возьмёт и о чём-то подумает, а самолёт из-за этого упадёт? Увеличение параметров контроля, возможно, решит проблему.

– Вы сказали об адресной доставке лекарств к каким-то органам. Вы имеете в виду зарождающуюся персонифицированную медицину?

– О зарождении говорить уже не приходится. Она родилась и развивается. Уже создана комиссия Российской академии наук по персонифицированной медицине. Руководит этой комиссией академик Шляхто, известный специалист в области клинической и фундаментальной медицины. Я руковожу одним из направлений – как раз вакцинами, антителами, микробиотами и т.д. Недавно в Санкт-Петербурге прошло заседание этой комиссии, где были представлены очень интересные доклады. Персонифицированная медицина означает, что мы лечим не болезнь, а конкретного человека. Сейчас есть методы объективной верификации, например ядерно-магнитная томография, позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), которые показывают, как конкретное лекарство действует на конкретного человека.

– Как это работает в иммунологии, которой вы занимаетесь?

– Мы все имеем свои комплексы гистосовместимости (совместимость органов и тканей, например, при трансплантации. Совместимая ткань не отторгается организмом реципиента) с определёнными отклонениями, откуда и берутся проблемы при пересадке органов. Это обуславливает различную реакцию людей на одинаковые воздействия. Как пример – та же эпидемия ковида. В одной семье люди заразились одновременно, а болели по-разному и по-разному реагировали на лечение.

– С чем это связано?

– Разные комплексы гистосовместимости, разная загрузка пептидов вируса, разные генетические изменения в рецепторе и различный врождённый иммунитет. Нужно учитывать, что разрабатывать лекарства под конкретного человека – это очень дорого. Поэтому в ближайшее время это вряд ли станет массовым явлением. Но сделать направленную фармакокинетику, учитывая геномный портрет, – это уже не сказки. И с помощью компьютерных программ уже можно будет предсказывать, что и как будет действовать на конкретного человека. Но такие тяжёлые, сложные заболевания, как онкология или аутоиммунные процессы, требуют персонального подхода.

– Вы говорили про таргетную доставку лекарств. Что это такое?

– Это принцип «магической пули». Термин придумал не я. Его автором является Пауль Эрлих, получивший Нобелевскую премию в 1908 году вместе с нашим великим соотечественником Ильёй Мечниковым. Кстати, в Голливуде в 1940 году был снят фильм «Магическая пуля доктора Эрлиха». Для эффективного лечения требовался способ воздействия на рецепторный орган или ферментную систему, которые являются причиной развития недуга. Например, иногда нормальные клетки в результате генетической трансформации начинают превращаться в опухолевые. У человека есть много общих раковых антигенов, а есть и более индивидуальные. На них нужно сделать антитела, которые доставят радиоактивные препараты или токсический агент в конкретную опухоль. То есть не просто ввести в организм, где большая их часть будет разнесена кровью впустую по разным укромным уголкам, а непосредственно в опухоль. В этом и заключается принцип «магической пули».

– «Магические пули» уже летают или это только теория?

– Они уже летают. Но пока только в мышах. В нашем институте и в филиале в Пущино есть два прибора, которые дают 3D-изображения подопытного животного, на которых видно, как в опухоль доставляется такой агент. Кстати, в «Сириусе» молодым профессором Никитиным создан такой прибор, превосходящий зарубежные аналоги. То же самое с аутоиммунными процессами. Наш коллега академик Лукьянов, ректор Медуниверситета имени Пирогова, разработал систему по «выбиванию» определённых Т-клеточных рецепторов, связанных с аутоиммунным заболеванием. Далее были созданы антитела на эту группу рецепторов, после введения которых больные чувствуют себя значительно лучше. Это тоже сугубо персонифицированный подход. Всё это рассматривалось на упомянутой мной сессии. В нашем коллективе научились делать искусственные антитела «в пробирке». Мы предложили микрофлюидную технологию, с помощью которой можно получать моноклональные антитела (антитела, вырабатываемые иммунными клетками, принадлежащими к одному клеточному клону, то есть произошедшими из одной плазматической клетки-предшественницы) из клеток уже переболевшего человека. Таким образом мы получили антитела от человека, имевшего антитела от первого варианта уханьского вируса, «разобрали их на запчасти», т.е. единичные клоны, и нашли клон, который уничтожает омикрон.

Чудесное спасение Трампа

Кстати, Дональда Трампа быстро подняли на ноги после того, как он заразился вирусом COVID-19, именно с помощью специфических антительных препаратов.

– То есть с помощью «разбирания на запчасти» можно достаточно быстро находить «противоядие» против новых штаммов?

– Такая работа занимает 3–4 недели. То есть быстро развивающиеся заболевания вы так не остановите. Но в случае, например, с онкологией вы можете получить такие персонифицированные препараты. Сейчас мы изучаем иммунные клетки, проникающие в опухоль. Если мы их идентифицируем и «разберём на запчасти», то можно будет получить терапевтические антитела и с помощью «адресной доставки» постараться эту опухоль задавить. Всё, что мы делаем в практической клинической иммунологии, – это «подсматриваем» в окуляр виртуальной лупы за тем, как иммунная система борется, почему мы с вами вообще живём. Мы же существуем в окружении всяких неприятных событий – болезней, вирусов, инфекций, загрязнений. И всё-таки люди как-то живут, потому что наша иммунная система имеет встроенный опознаватель «свой-чужой». Если ответ «свой» повышенный, то это аутоиммунное заболевание, ошибка в работе собственного организма. Если пониженный, то это рак и иммунодефицитные заболевания. Нужен баланс. Если мы смогли подсмотреть и обернуть подсмотренное в какой-то полезный продукт, то можно получать антитела от больного или вакцинированного человека и использовать их для лечения другого. И второй вариант – это Т-клеточный рецептор, который можно выбить, и больной человек будет нормально себя чувствовать. И третий вариант – то, чем я сейчас увлечён, это химерные антигенные рецепторы.

– Что это такое?

– В-клетки создают антитела, Т-клетки ответственны за противораковый ответ, токсичность. Предположим, пациент заболел раком и его клетки с этим не справляются. Один из моих друзей, директор департамента иммунологии в Израиле, выдвинул идею, что можно Т‑клетку пациента снабдить дополнительным рецептором. Вытащить Т-клетку из пациента, генно-инженерным способом вставить в неё специфический рецептор, чтобы он узнавал раковую клетку. И таким образом усилить ответ. Раковая клетка же, как шпон, всё время прячется, пытается уйти от наблюдения. И это тоже персонифицированная медицина, и это тоже уже не сказки, это практические наработки.

– Природный иммунитет ослабевает, и тогда на человека наваливаются всякие болезни, включая онкологию. Я слышал, что вы создаёте некие механизмы, которые увеличивают выработку антител. В ковидные времена разные чиновники, как мантру, повторяли, что нам надо повышать уровень антител, а для этого надо вакцинироваться. Только так можно усилить иммунитет?

– В основе вы правы. Но есть нюансы. Есть природный иммунитет, а есть иммунитет адаптивный, который тоже связан с антителами. Когда в человека попадает некий болезнетворный агент, у него случается ответ, возникают антитела, которые связывают этот агент. Если у человека этих антител не хватает, если они не справляются, то ему надо помогать. Что такое вакцина? Человека иммунизируют антигеном, то есть фрагментами этого болезнетворного объекта. Раньше для этого использовались ослабленные клетки агента. Или, как в случае с оспой, брали образцы оспы коровы, которые действовали на человека слабо, он переболевал в лёгкой форме, но у него возникали антитела, и он уже не поддавался серьёзной форме оспы. Но в вашем вопросе есть подвопрос. Вы действительно можете не только вакцинировать человека, а просто вводить ему искусственные антитела на конкретные болезнетворные объекты. При ковиде переливали сыворотку переболевших людей. В этой сыворотке уже были антитела на ковид. А дальше был сделан следующий шаг. Подумали – а нельзя ли сделать искусственные антитела? Это было сделано, и ваш покорный слуга участвовал в этой форме работы. Более того, есть один из особо важных представителей американской нации по имени Дональд Трамп, которого подняли на ноги за три дня. Он заболел ковидом, и ему без разрешения FDA (Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств) перелили коктейль из искусственных терапевтических антител. И он выздоровел.

– Так можно лечить всех или только особо важных представителей американской нации?

– Такая терапия не везде срабатывает. В ряде случаев случался цитокиновый шторм, когда ответ организма был слишком сильным. Но мы вместе с китайскими коллегами тоже сделали такие искусственные антитела. И они прекрасно связывали штаммы «Ухань» и «Дельта». Мы прошли доклинические испытания. Китайцы опробовали их на обезьянах. А когда перешли к клиническим испытаниям, пришёл омикрон. А на него они, увы, не действовали. Нужно было делать новое антитело. Но, поскольку омикрон действовал на человека уже слабо, было принято решение, что не стоит заниматься такой дорогостоящей разработкой ради неопасного штамма. Но то, что мы сделали против «Уханя» и «Дельты», работало отлично. Причём у нас в Пущинском филиале есть генно-модифицированные мыши с рецептором к ковиду, и действенность всех наших антител мы проверили на мышах. Они показали практически стопроцентную защиту. Та работа показала, что мы можем за ограниченный период времени получить искусственные антитела и ввести их человеку. Другой вопрос, что существующие правила не позволяют вводить препараты в оборот так быстро.

– ХХ век был веком пересадки органов и бурного развития трансплантологии. Пересаживали, кажется, уже все, за исключением разве что головного мозга. А чем характеризуется в этом смысле нынешний век, когда развивается генная инженерия?

– Я всё-таки не биолог и не врач по образованию. И не хотел бы выступать оракулом. Но мне кажется, что вы правы. Уже есть 3D-принтинг, с помощью которого можно будет печатать органы. Я думаю, что к этому мы придём в обозримом будущем. Дело за трансплантологией жидкостей. Например, крови, что поможет в борьбе с гемофилией. В такой корректировке мы уже дошли до стадии лёгкого, так сказать, тюнинга, влияния на метаболические пути. Генная терапия – это путь более тонкой регуляции различных процессов. Знание генома поможет включать и выключать гены. Один китайский коллега, правда, за такие эксперименты на живой пациентке, заражённой ковидом, которой он с помощью генетических манипуляций помог родить здорового младенца, угодил в места не столь отдалённые. Но, возможно, это всё же когда-нибудь разрешат. Пример неправильного научного предвидения в своё время случился в Лондоне. Там главной проблемой развития уличной дорожной сети называли огромное количество лошадиных экскрементов при росте города. Но возник автомобиль, и оказалось, что это вообще не проблема. Так что для нас главное не пойти по ложному направлению. Но сейчас я предполагаю, что трансплантология элементов жидкостей – крови или лимфы – это будущее.