Штучний інтелект від DeepMind, компанії Google, успішно передбачив структуру 200 мільйонів білків, майже всі відомі науці. Ці дані, які є у вільному доступі для будь-кого, необхідні для розуміння біології всіх живих істот на планеті та можуть стимулювати розробку нових ліків або технологій проти пластикового забруднення або стійкості до антибіотиків.
Білки є будівельним матеріалом життя. Складається з ланцюгів амінокислот, які складаються в повні форми, тривимірна структура, яка значною мірою визначає їхню функцію. Знання того, як згорнути білок, дозволило нам спробувати зрозуміти, як він працює та як поводиться, що було одним із найбільших викликів біології протягом більше п’яти років.
Минулого року DeepMind здивувала наукову спільноту, випустивши код для AlphaFold. Структури мільйона білків, включаючи всі білки людського організму, доступні в базі даних, створеній спільно з Європейською лабораторією молекулярної біології (EMBL), міжнародним дослідницьким інститутом.
Відкриття назавжди змінило біологію та медицину. За лічені хвилини та з високою точністю дослідники змогли отримати надзвичайно актуальну інформацію, наприклад, про білки, пов’язані з різними захворюваннями. Робота була визнана журналом «Science» найважливішим науковим дослідженням року.
Відсутність продовольчої безпеки та хвороби
Нове оновлення з 200 мільйонами білків, суттєве прискорення порівняно з початковим заводом, включає структури для рослин, бактерій, тварин і багатьох, багатьох інших організмів, що відкриває величезні можливості для AlphaFold впливати на важливі питання, такі як стійкість, паливо, відсутність продовольчої безпеки та забуті хвороби», — говорить британець Деміс Хассабіс, засновник і генеральний директор DeepMind, однієї з найбільших у світі дослідницьких компаній штучного інтелекту. Нагороджений цього року Премією принцеси Астурійської за наукові та технічні дослідження, Хассабіс, який був вундеркіндом у шахах і розробником комп’ютерних ігор, вважає, що вчені могли б використати отримані результати, щоб краще зрозуміти хвороби та прискорити інновації у відкритті ліків. та біології.
З моменту запуску в 2020 році понад 500 000 дослідників із 190 країн отримали доступ до AlphaFold для понад 2 мільйонів структур. Вони використовували його, серед іншого, для виявлення білків, які впливають на здоров’я бджіл, і для випуску ефективної вакцини проти малярії. У травні дослідники під керівництвом Оксфордського університету оголосили, що вони використали цей алгоритм, щоб допомогти визначити структуру ключового білка паразита малярії, і підтвердили, що антикоагулянти можуть блокувати передачу паразитів.
ядерні пори
Інше успішне використання AlphaFold створило комплекс ядерних пор, одну з найдиявольських головоломок біології. Структура складається з сотень білкових частин і контролює все, що входить і виходить з клітинного ядра. Його також використовували для лікування таких хвороб, як лейшманіоз і хвороба Шагаса, які непропорційно вражають людей у найбідніших частинах світу, або прокази та шистосомозу, гострого та хронічного захворювання, викликаного паразитичними черв’яками, яке руйнує життя більш ніж мільярдів людей по всьому світу.
Інструмент заощадить дослідникам багато часу, адже необхідно передбачити структури білка – важке завдання. «AlphaFold — це унікальний і визначний прогрес у науках про життя, який демонструє силу ШІ. Визначення 3D-структури білка раніше займало багато місяців або років, тепер це займає секунди», — говорить Ерік Топол, засновник і директор Дослідницького інституту Скріппса. Hassabis порівняв це з чимось таким простим, як пошук у Google.
Для Хесуса Переса Гіла, професора молекулярної біології та біохімії Мадридського університету Комплутенсе, прогнози AlphaFold передбачають «величезні зміни» в його дослідницьких можливостях. Надійність штучного інтелекту «наразі була вражаючою, набагато кращою, ніж можна було собі уявити. Дивно, що багато з цих структур виглядають так схожі, якщо їх побачити експериментально», — зізнався він. Дослідник нагадує, що це симуляції, і що всі вони повинні бути підтверджені експериментальними дослідженнями. Наступний крок полягатиме не лише в розумінні структури білків, а й у розгадуванні того, як вони змінюються, коли взаємодіють один з одним або з іншими молекулярними елементами.
«Білки — це те, що виконує більшість функцій у клітинах і тканинах. Знання того, як вони утворюються та як вони поводяться, коли вони взаємодіють один з одним або з іншими молекулами, дозволить нам розробляти терапевтичні мішені для ліків, шукати біотехнологічні чи промислові застосування в харчовій промисловості, промислових процесах або екологічній стійкості», – вказує Перес Гіл. .
