UN nuovo documento di ricerca in Science descrive in dettaglio un aggiornamento dell’intelligenza artificiale (AI) che migliora significativamente la capacità degli scienziati di modellare e generare biomolecole, gli elementi costitutivi della vita.
Le recenti scoperte nel campo dell’intelligenza artificiale consentono ora agli scienziati di creare molecole proteiche diverse da qualsiasi altra trovata in natura. Credito immagine: Ian Haydon, UW Medicine Institute for Protein Design
Questa svolta è il lavoro dei ricercatori accademici del Istituto per la progettazione delle proteine presso la School of Medicine dell’Università di Washington, che hanno reso i loro nuovi strumenti liberamente accessibili alla comunità scientifica.
Nel campo in rapida evoluzione della scienza basata sull’intelligenza artificiale, questo progresso si basa sul successo di AlphaFold (uno strumento di Google DeepMind) e RoseTTAFold e RFdiffusion (entrambi sviluppati presso l’istituto).
Gli autori principali dell’articolo sono lo studioso post-dottorato Jue Wang e gli studenti laureati Rohith Krishna e Woody Ahern, tutti membri di Il laboratorio di David Baker. Baker è professore di biochimica alla UW Medicine e direttore dell’Institute for Protein Design.
Nel nuovo studio, gli scienziati hanno prima riqualificato lo strumento di modellazione delle proteine RoseTTAFold in modo che potesse modellare accuratamente il modo in cui le proteine interagiscono con le molecole comuni presenti nelle cellule viventi come DNA, RNA, ioni metallici, zuccheri e altre piccole sostanze chimiche.
Il team ha chiamato il nuovo strumento RoseTTAFold All-Atom, ritenendo che un singolo modello di intelligenza artificiale addestrato sui dati di tutti i principali tipi di biomolecole sarebbe diventato uno strumento utile per la ricerca nelle scienze della vita. Nel documento, i ricercatori mostrano che RoseTTAFold All-Atom può prevedere in dettaglio come interagiscono particolari proteine e tratti di DNA, come determinate molecole di farmaci possono legarsi ai recettori umani e altro ancora.
“Abbiamo reso RoseTTAFold All-Atom gratuito in modo che gli scienziati di tutto il mondo possano fare nuove scoperte sulle molecole che governano tutta la biologia. Potrebbe consentire loro di comprendere meglio i meccanismi molecolari di molte malattie e questo potrebbe sbloccare nuovi trattamenti”, ha affermato Krishna.
Il team ha quindi utilizzato il modello di intelligenza artificiale aggiornato per migliorare RFdiffusion, un sistema di intelligenza artificiale generativa ampiamente utilizzato in grado di creare proteine diverse da quelle presenti in natura. I test di laboratorio hanno confermato che RFdiffusion All-Atom può generare proteine con tasche che si legano a composti specifici, tra cui la digossigenina steroide, la molecola del sangue ricca di ferro eme e sostanze chimiche utilizzate dalle piante per assorbire la luce solare.
Ciò dimostra che l’intelligenza artificiale può generare un’ampia varietà di funzioni biologiche avanzate.
“Il nostro obiettivo era costruire uno strumento di intelligenza artificiale in grado di generare terapie più sofisticate e altre molecole utili. Ad esempio, i ricercatori possono ora progettare proteine che bloccano specifiche molecole che causano malattie, aprendo la strada a trattamenti precisi ed efficaci”, ha affermato Ahern.
“Consentendo agli scienziati di tutto il mondo di generare biomolecole con una precisione senza precedenti, stiamo aprendo la porta a scoperte rivoluzionarie e applicazioni pratiche che daranno forma al futuro della medicina, della scienza dei materiali e altro ancora”, ha affermato Baker.
Fonte: Università di Washington
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