MIT получит от ARPA-H до $52,9 млн на разработку гербицидов с помощью генеративного ИИ

MIT объявил 10 ноября 2026 года, что возглавит проект, финансируемый за счет средств ARPA-H в размере до $52,9 млн — Агентства перспективных исследовательских проектов в области здравоохранения США. Цель проекта — разработать более безопасные гербициды с помощью генеративного ИИ и создать биологические системы, разлагающие сельскохозяйственные химикаты.

Проект под названием «Точное обучение для целенаправленной борьбы с сорняками» (Precision Learning for On-target Weed control, PLOW) входит в программу ARPA-H «Системы отслеживания и устойчивого управления эффективным использованием сельскохозяйственных ресурсов» (Systems for Tracking and Resilience in Efficient Agricultural-input Management, STREAM). Кристофер Фойгт, руководитель кафедры биологической инженерии MIT, — главный исследователь проекта, а MIT выступает его основным получателем гранта. Согласно данным ARPA-H, грант начинает действовать 18 сентября 2026 года.

Почему для борьбы с сорняками нужна новая химия

Проект призван разрешить противоречие, характерное для сельского хозяйства США. Ежегодно используют более 1 миллиарда фунтов гербицидов, чтобы предотвратить значительные потери урожая и обеспечить применение регенеративных методов, сохраняющих почву. Однако из-за многократного применения некоторые сорняки приобрели мутации, обеспечивающие устойчивость к гербицидам. Глифосат наглядно показывает суть проблемы: он уничтожает сорняки, воздействуя на EPSP-синтазу — фермент, необходимый растениям для выработки нескольких важнейших аминокислот, — а устойчивость снижает эффективность этого механизма.

Еще одно ограничение при разработке — влияние на здоровье. Согласно сообщению MIT, воздействие гербицидов может повышать риск развития рака, метаболических и эндокринных нарушений, а также других неблагоприятных последствий. Работники сельского хозяйства могут подвергаться воздействию из-за частого применения гербицидов, а многие жители США получают небольшие их количества с пищей и питьевой водой. Поэтому при отборе перспективных соединений исследователи учитывают не только способность уничтожать сорняки, но и возможный вред для людей и экосистем.

Еще одна цель — обеспечить надежность поставок. Предполагается, что альтернативные средства снизят зависимость США от импортного фосфора — важного компонента глифосата. По словам Фойгта, сочетание устойчивости сорняков и ненадежности цепочек поставок исходного сырья может привести к тому, что страна останется без агрохимикатов, «абсолютно необходимых для получения высоких урожаев и поддержания доступных цен, к которым сейчас привыкли в Соединенных Штатах».

Генеративный ИИ в сочетании с экспериментальной проверкой

Первая исследовательская группа PLOW создаст модели, которые будут предлагать либо химические соединения, либо малые интерферирующие РНК (миРНК), способные нарушать работу ферментов растений, на которые воздействуют глифосат и другие гербициды. Эту работу возглавят Коннор Коли и Регина Барзилей из MIT, а также Александр Тропша из Университета Северной Каролины. Модели должны подбирать перспективные соединения с учетом низкой стоимости синтеза, низкого риска возникновения устойчивости и низкого риска причинения вреда людям или экосистемам, а также эффективности.

Команда рассчитывает, что модели предложат миллиарды возможных соединений. Поэтому следующий этап имеет ключевое значение: Анджела Колер из MIT и Джейми Чиа из Broad Institute возглавят высокопроизводительный скрининг, чтобы определить, какие молекулы воздействуют на заданные мишени. Затем данные скрининга поступят вычислительной группе для совершенствования моделей. Так будет создан итеративный цикл разработки и испытаний, а результаты работы ИИ не станут считать готовым гербицидом.

После сужения перечня перспективных соединений третья группа оценит каждую молекулу в различных сельскохозяйственных условиях в ходе исследований в теплицах. Группу возглавят Нил Стюарт и Скотт Ленаган из Университета Теннесси в Ноксвилле, Патрик Транел из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне, Тим Уиллсон из UNC, а также основатель и генеральный директор Robigo Анди Уоллес. Ожидается, что первые тепличные испытания первоначальных перспективных соединений на основе РНК-интерференции (RNAi) завершатся к концу первого года программы.

Разработка новых средств в сочетании с разложением химикатов

Проект также направлен на решение проблемы химикатов, уже используемых в сельском хозяйстве. Исследователи PLOW планируют создать живые микробные системы, в которых генетически модифицированные бактерии и грибы будут превращать агрохимикаты и компоненты препаратов в биомассу, прежде чем эти вещества попадут в пищу, почву или водоемы. Этот подход призван обеспечить масштабируемый способ снизить воздействие химикатов на окружающую среду и людей.

В совокупности работа PLOW над поиском новых соединений и их разложением охватывает два из четырех технических направлений, предусмотренных планом программы STREAM: поиск гербицидов нового поколения с помощью ИИ и удаление или разложение сельскохозяйственных химикатов. Остальные направления включают точную и нехимическую борьбу с сорняками, в том числе лазерную абляцию и миниатюрные автономные устройства для удаления сорняков, а также усовершенствованный мониторинг гербицидов и связанных с ними химикатов. Министерство здравоохранения и социальных служб США запустило программу STREAM 17 августа 2026 года, представив ее как инициативу по защите работников сельского хозяйства, потребителей и окружающей среды при сохранении урожайности.

Проект связывает ценность генеративного ИИ с требовательной экспериментальной проверкой: обширная библиотека перспективных соединений полезна лишь в том случае, если скрининг и тепличные исследования выявят молекулы, работающие в сельскохозяйственных условиях и отвечающие требованиям по стоимости, устойчивости и безопасности. Работа PLOW по разложению химикатов решает другую сторону проблемы: она призвана снизить воздействие уже используемых агрохимикатов по мере разработки новых альтернатив.