- Исследователи Университета Торонто создали автономную лабораторию LUMI, которая сочетает ИИ, активное обучение и робототехнику для синтеза липидных наночастиц.
- Система самостоятельно обнаружила, что бромирование липидных хвостов значительно повышает эффективность доставки мРНК, что ранее не предполагалось учёными.
- Пять из шести новых бромированных липидов показали эффективность в доставке мРНК на уровне или лучше стандарта Moderna, при этом их безопасность сопоставима с клиническими стандартами.
Учёные из Университета Торонто представили революционный подход в развитии мРНК-терапии, разработав автономную лабораторию LUMI-lab. Данная платформа объединяет искусственный интеллект, методы активного обучения и роботизированные системы для проведения экспериментальных циклов по созданию и тестированию липидных наночастиц, предназначенных для доставки мРНК в клетки человека.
Ключевой проблемой, которую решает LUMI, является нехватка экспериментальных данных для обучения моделей машинного обучения в конкретной области синтеза липидных наночастиц, применяемых в биомедицине. Для преодоления этого ограничения модель была сначала обучена на 28 миллионах молекулярных структур без учёта конкретных задач, что позволило ИИ усвоить базовые химические закономерности. Далее, система самостоятельно определяла, какие молекулы синтезировать и тестировать на каждом из десяти итеративных циклов, тем самым оптимизируя процесс экспериментов.
Главным открытием стало выявление ИИ значимости бромирования липидных хвостов — молекулярной модификации, ранее не ассоциируемой с эффективностью мРНК-доставки. Несмотря на небольшой процент бромированных соединений в тестовой библиотеке — всего 8% — именно они дали большинство лучших кандидатов для мРНК-терапии.
При дальнейших проверках на лабораторных мышах новые бромированные липиды превосходили или соответствовали по эффективности доставки мРНК стандартным липидным компонентам, используемым в вакцине Moderna от COVID-19 и других одобренных препаратах. Важным показателем стало также то, что профиль безопасности этих молекул соответствовал клиническим нормам, что подчеркивает их потенциал для дальнейшего применения в медицине.
В настоящее время мРНК-терапия является перспективным направлением биотехнологий, однако её размах ограничен сложностями в разработке эффективных и безопасных систем доставки мРНК в различные ткани организма. LUMI-lab демонстрирует значимый прогресс, открывая новые пути для автоматизированной разработки липидных наночастиц с улучшенными свойствами.
Команда разработчиков уже публикует исходный код и данные платформы в открытом доступе на GitHub под лицензией GPL v3 и планирует расширять возможности системы, включая оптимизацию параметров безопасности, переносимости и тканевой селективности для различных терапевтических задач.
