Il nuovo sistema di intelligenza artificiale progetta proteine che si legano con successo alle molecole bersaglio, con il potenziale per far avanzare la progettazione di farmaci, la comprensione delle malattie e altro ancora.
Ogni processo biologico nel corpo, dalla crescita cellulare alle risposte immunitarie, dipende dalle interazioni tra molecole chiamate proteine. Come la chiave di una serratura, una proteina può legarsi a un’altra, aiutando a regolare i processi cellulari critici. Strumenti di previsione della struttura delle proteine come AlphaFold ci hanno già fornito informazioni approfondite su come le proteine interagiscono tra loro per svolgere le loro funzioni, ma questi strumenti non possono creare nuove proteine per manipolare direttamente tali interazioni.
Gli scienziati, tuttavia, possono creare nuove proteine che si legano con successo alle molecole bersaglio. Questi leganti possono aiutare i ricercatori ad accelerare i progressi in un ampio spettro di ricerche, tra cui lo sviluppo di farmaci, l’imaging di cellule e tessuti, la comprensione e la diagnosi delle malattie, persino la resistenza delle colture ai parassiti. Mentre recenti approcci al machine learning Sebbene nella progettazione delle proteine siano stati fatti grandi passi avanti, il processo è ancora laborioso e richiede approfonditi test sperimentali.
Oggi vi presentiamo AlphaProteoil nostro primo sistema di intelligenza artificiale per la progettazione di nuovi leganti proteici ad alta resistenza da utilizzare come elementi costitutivi per la ricerca biologica e sanitaria. Questa tecnologia ha il potenziale per accelerare la nostra comprensione dei processi biologici e favorire la scoperta di nuovi farmaci, lo sviluppo di biosensori e altro ancora.
AlphaProteo può generare nuovi leganti proteici per diverse proteine bersaglio, tra cui VEGF-Ache è associato al cancro e alle complicazioni del diabete. Questa è la prima volta che uno strumento di intelligenza artificiale è riuscito a progettare un legante proteico di successo per VEGF-A.
AlphaProteo raggiunge inoltre percentuali di successo sperimentali più elevate e affinità di legame da 3 a 300 volte migliori rispetto ai migliori metodi esistenti su sette proteine bersaglio che abbiamo testato.
Imparare i complessi modi in cui le proteine si legano tra loro
I leganti proteici che possono legarsi saldamente a una proteina bersaglio sono difficili da progettare. I metodi tradizionali richiedono molto tempo e richiedono più cicli di ampio lavoro di laboratorio. Dopo che i leganti sono stati creati, vengono sottoposti a ulteriori cicli sperimentali per ottimizzare l’affinità di legame, in modo che si leghino abbastanza strettamente da essere utili.
Addestrato su grandi quantità di dati proteici provenienti da Banca dati sulle proteine (PDB) e oltre 100 milioni di strutture previste da AlphaFold, AlphaProteo ha imparato la miriade di modi in cui le molecole si legano tra loro. Data la struttura di una molecola bersaglio e una serie di posizioni di legame preferite su quella molecola, AlphaProteo genera una proteina candidata che si lega al bersaglio in quelle posizioni.
Fonte: deepmind.google
