Как получить белок, которого не существует в природе?
Искусственный интеллект уже не первый год используют, чтобы создавать новые молекулы. Изначально это были простые модели, работавшие с вариациями на базе существующих веществ. Со временем они стали более продвинутыми, но ученые решили пойти еще дальше и выйти за рамки, заданные природой.
Компания Generate: Biomedicines, специализирующаяся на биологической инженерии и медицине с применением машинного обучения, разработала Chroma — модель искусственного интеллекта, способную генерировать не только тексты или изображения, но и белки. Основная задача алгоритма — моделировать молекулы с заданными свойствами.
Изучив характеристики известных молекул, нейросеть теперь не только создает новые белки, но и дает им характеристики. Благодаря этому ученые понимают, как сгенерированные структуры будут функционировать в организме. А значит, могут научить ИИ отличать то, что способно реально существовать, от того, что точно не пройдет экспериментальную проверку.
Всего существует около 300 млн белков (в человеческом организме их примерно 300 тысяч). Каждый — это что-то вроде бус, только на «нитку» нанизаны разнообразные аминокислоты. В зависимости от сочетания они формируют особенную структуру. Распознавать ее научили нейросеть AlphaFold компании Google DeepMind. Проштудировав базу данных примерно из сотни тысяч белковых структур, она разобралась в том, как определять форму протеина, исходя из его аминокислотной начинки.
Разработчики AlphaFold заявляют, что их модель способна помочь в разработке лекарств и разложении пластика для решения проблемы загрязнения планеты. А еще она позволит исследователям лучше понять, как устроена жизнь. В этом году Google DeepMind представила новую версию программы, которая не ограничивается белками. Исходный код сейчас в открытом доступе, и воспользоваться им может любой ученый.
Chroma использует диффузионные модели — инструмент машинного обучения, который используется в нейросетях — генераторах изображений, таких как Midjourney и Stable Diffusion. Всего ученые отобрали 310 белков, созданных ИИ, для того чтобы синтезировать их в лаборатории. Они надеются, что получится подтвердить эффективность Chroma в дизайне и других типов молекул. В будущем такой подход может изменить технологию разработки лекарств. Чтобы новинку смогли опробовать другие исследователи, ее исходный код сделали общедоступным.
