MIT залучив від ARPA-H до 52,9 млн доларів на розробку гербіцидів за допомогою генеративного ШІ

MIT оголосив 10 листопада 2026 року, що очолить проєкт, на який виділять до 52,9 млн доларів від ARPA-H — Агентства перспективних дослідницьких проєктів США у сфері охорони здоров’я. Мета проєкту — створити безпечніші гербіциди за допомогою генеративного ШІ та розробити біологічні системи для розщеплення сільськогосподарських хімікатів.

Проєкт під назвою «Точне навчання для цільового контролю бур’янів» (Precision Learning for On-target Weed control, PLOW) є частиною програми ARPA-H «Системи відстеження та стійкості для ефективного управління сільськогосподарськими ресурсами» (Systems for Tracking and Resilience in Efficient Agricultural-input Management, STREAM). Крістофер Фойгт, керівник кафедри біологічної інженерії MIT, є головним дослідником, а MIT — головним отримувачем гранту. ARPA-H зазначає, що фінансування розпочнеться 18 вересня 2026 року.

Чому для боротьби з бур’янами потрібні нові хімічні сполуки

Проєкт спрямований на розв’язання суперечності в сільському господарстві США. Щороку використовують понад 1 млрд фунтів гербіцидів, щоб запобігти значним втратам урожаю та впроваджувати відновлювальні практики, які захищають ґрунт. Однак через повторне застосування деякі бур’яни набули мутацій, що забезпечують стійкість до гербіцидів. Гліфосат ілюструє цю проблему: він знищує бур’яни, впливаючи на EPSP-синтазу — фермент, необхідний рослинам для вироблення кількох важливих амінокислот, — а стійкість робить цей механізм менш ефективним.

Ще одне обмеження під час розробки — ризики для здоров’я. Як зазначено в повідомленні MIT, вплив гербіцидів може підвищувати ризик розвитку раку, метаболічних та ендокринних порушень, а також інших несприятливих наслідків. Працівники сільського господарства можуть зазнавати впливу через часте використання гербіцидів, тоді як багато жителів США контактують із невеликою їх кількістю через їжу та питну воду. Тому поряд з ефективністю знищення бур’янів дослідники враховують шкоду для людей і довкілля, відбираючи перспективні сполуки.

Ще одна мета — забезпечити надійність постачання. Розроблювані альтернативи мають зменшити залежність США від імпортованого фосфору — важливого компонента гліфосату. Фойгт зазначив, що поєднання стійкості бур’янів і ненадійних ланцюгів постачання прекурсорів може призвести до того, що країна залишиться без агрохімікатів, «абсолютно необхідних для отримання високих урожаїв і збереження економічно вигідних цін, які нині має Сполучені Штати».

Генеративний ШІ у зв’язці з експериментальним скринінгом

Перша дослідницька група PLOW створюватиме моделі, які пропонуватимуть хімічні сполуки або малі інтерферувальні РНК (siRNA), призначені для порушення роботи рослинних ферментів, на які впливають гліфосат та інші гербіциди. Цю роботу очолюють Коннор Коулі та Регіна Барзілай із MIT і Alexander Tropsha з University of North Carolina. Моделі мають добирати перспективні сполуки, оптимізуючи їх за низькою вартістю синтезу, низьким ризиком виникнення стійкості та низьким ризиком заподіяння шкоди людям або довкіллю, а також за ефективністю.

Команда очікує, що моделі згенерують мільярди можливих кандидатів. Через такий масштаб ключовим стане наступний етап: Анджела Келер із MIT і Jaime Cheah із Broad Institute очолять високопродуктивний скринінг, щоб визначити, які молекули діють на потрібні мішені. Потім дані скринінгу передаватимуть обчислювальній групі для вдосконалення моделей. Так утвориться повторюваний цикл розробки й перевірки, а не підхід, за якого результат роботи ШІ вважають готовим гербіцидом.

Після звуження переліку кандидатів третя група вивчатиме кожну молекулу в різних сільськогосподарських умовах під час досліджень у теплицях. Її очолюватимуть Ніл Стюарт і Скотт Ленаган з University of Tennessee у Ноксвіллі, Патрік Транел з University of Illinois в Урбана-Шампейні, Тім Вілсон з UNC, а також засновник і генеральний директор Robigo Анді Воллес. Очікується, що перші тепличні випробування початкових кандидатів на основі РНК-інтерференції (RNAi) завершаться до кінця першого року програми.

Поєднання розробки нових сполук із розщепленням хімікатів

Проєкт також стосується хімікатів, які вже використовують. Дослідники PLOW планують створити живі мікробні системи, у яких модифіковані бактерії та гриби перетворюватимуть агрохімікати й компоненти їхніх формуляцій на біомасу, перш ніж ці речовини потраплять у харчові продукти, ґрунт або водні шляхи. Такий підхід має дати змогу масштабно зменшити вплив цих речовин на довкілля та людей.

У сукупності дослідження PLOW з розробки та розщеплення хімікатів охоплюють два з чотирьох технічних напрямів, передбачених планом програми STREAM: пошук гербіцидів нового покоління за допомогою ШІ та видалення або розщеплення сільськогосподарських хімікатів. Інші напрями охоплюють точну та нехімічну боротьбу з бур’янами, зокрема лазерну абляцію й мініатюрні автономні пристрої для прополювання, а також удосконалений моніторинг гербіцидів і пов’язаних із ними хімікатів. Міністерство охорони здоров’я та соціальних служб США запустило STREAM 17 серпня 2026 року, представивши програму як ініціативу із захисту працівників сільського господарства, споживачів і довкілля зі збереженням урожайності.

Цей грант пов’язує цінність генеративного ШІ з вимогливою експериментальною перевіркою: велика бібліотека кандидатів корисна лише за умови, що скринінг і дослідження в теплицях виявлять молекули, які працюють у сільськогосподарських умовах і водночас відповідають вимогам щодо вартості, стійкості та безпеки. Робота PLOW з розщеплення хімікатів спрямована на інший бік проблеми — зменшення впливу вже наявних агрохімікатів під час розробки нових альтернатив.