Иммунная система напоминает неутомимого редактора, который правит черновик антител, делая их всё более цепкими к вирусам и бактериям. Этот процесс называется созреванием антител: в генах возникают случайные опечатки (мутации), а естественный отбор сохраняет те, что улучшают захват цели.
Проблема в том, что «полезность» мутации не универсальна. То, что усиливает одно антитело, может испортить другое. Авторы работы проанализировали более 10 000 «публичных клонотипов» — групп очень похожих антител, которые независимо возникают у разных людей. Сравнивая мутации внутри таких групп у 20 здоровых доноров, они выявили закономерность: часто встречающиеся мутации обычно дают небольшой выигрыш в силе, а редкие — большой. Это похоже на компромисс между надёжностью и амбициозностью.
Новый метод не требует предварительных знаний о структуре антитела и работает как простой популяционно-генетический инструмент. Его проверили на антителах к SARS-CoV-2 и гриппу — предсказания совпали с реальными данными. Кроме того, оказалось, что популярные языковые модели белков «видят» в основном нейтральные мутации, но после несложной перенормировки в них проступают те же сигналы отбора, что находит метод.
Антитела могут мутировать с частотой в миллион раз выше, чем обычные гены, — это позволяет им быстро подстраиваться под новые угрозы.
В романе «Слепые пятна» Питера Уоттса модифицированные иммунные клетки используют направленную эволюцию прямо в теле пациента, чтобы победить неизвестный патоген.