W ubiegłym roku nastąpił wzrost białek opracowanych przez AI, które ostatecznie zostaną wykorzystane w leczeniu wszystkiego, od węża po raka. To, co zwykle wymagałoby dziesięcioleci, aby naukowca mógł stworzyć-białko wykonane na zamówienie dla konkretnej choroby-można teraz wykonać w kilka sekund.
Po raz pierwszy australijscy naukowcy wykorzystali sztuczną inteligencję (AI) do generowania gotowego do użycia białka biologicznego, w tym przypadku, które może zabić bakterie oporne na antybiotyki, takie jak E. coli.
To badanie, opublikowane w Nature Communications, zapewnia nowy sposób zwalczania rosnącego kryzysu spowodowanego przez super robaki odporne na antybiotyki. Korzystając z AI w ten sposób, australijska nauka dołączyła do krajów takich jak Stany Zjednoczone i Chiny, opracowując platformy AI zdolne do szybkiego generowania tysięcy gotowych do użycia białek, torując drogę do szybszego, bardziej przystępnego rozwój leków i diagnostyki, które mogą przekształcić badania biomedyczne i opiekę nad pacjentem.
Artykuł Nature Communications jest wspólnie prowadzony przez dr Rhysa Grintera i profesora Gavina Knotta, snow medycyny, który kierował nowym programem projektowania białek AI z węzłami na University of Melbourne Bio21 Institute i Monash Biomedicine Discovery Institute.
Według dr Grintera i A/Prof. Knott, platforma projektowania białek AI zastosowana w tej pracy jest pierwszą w Australii, która modeluje prace wykonane przez Davida Bakera (który w zeszłym roku zdobył Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii), opracowując kompleksowe podejście, które może stworzyć szeroką gamę białek. „Te białka są obecnie opracowywane jako farmaceutyki, szczepionki, nanomateriały i małe czujniki, z wieloma innymi zastosowaniami, które zostały jeszcze przetestowane” – powiedział profesor Knott.
W tym badaniu platforma projektowania białek AI wykorzystywała narzędzia do projektowania białek opartych na AI, które są swobodnie dostępne dla naukowców na całym świecie. „Ważne jest, aby demokratyzować projektowanie białek, aby cały świat miał zdolność do wykorzystania tych narzędzi” – powiedział Daniel Fox, doktorant, który wykonał większość eksperymentalnych prac w badaniu. „Korzystając z tych narzędzi i tych, które opracowujemy wewnętrznie, możemy zaprojektować białka do wiązania określonego miejsca docelowego lub ligandu, jako inhibitory, agonistów lub antagonistów lub enzymy zaprojektowane o lepszej aktywności i stabilności”.
Według Dr Grinter, obecnie białka stosowane w leczeniu chorób takich jak rak lub infekcje pochodzą z natury i zmieniają przeznaczenie poprzez racjonalne projektowanie lub ewolucję i selekcję in vitro. „Te nowe metody w głębokim uczeniu się umożliwiają wydajne projektowanie białek o specyficznych cechach i funkcjach, obniżając koszty i przyspieszając rozwój nowych wiążących białek i enzymów zaprojektowanych” – powiedział.
Od czasu pracy Davida Bakera opracowywane są nowe narzędzia i oprogramowanie, takie jak Bindcraft i Chai, które zostały włączone do platformy projektowania białek AI, prowadzonej przez dr Grintera i A/Prof. Knott ..
Profesor John Carroll, dyrektor Monash Biomedicine Discovery Institute, powiedział, że nowy program projektowania białek AI „przynosi Australię„ na bieżąco w tej ekscytującej nowej modalności projektowania nowych narzędzi terapeutycznych i badawczych. To świadczy o duchu przedsiębiorczości dwóch wspaniałych młodych naukowców, którzy pracowali w nocy i dzień, aby zbudować tę zdolność od zarysowania ”.
„Program, z siedzibą na Uniwersytecie Monash i University of Melbourne, jest prowadzony przez zespół utalentowanych biologów strukturalnych i informatyków, którzy rozumieją proces projektowania od końca do końca. Ta dogłębna wiedza na temat struktury białek i uczenia maszynowego sprawia, że jesteśmy wysoce zwinnym programem zdolnym do regularnego wdrażania najnowocześniejszych narzędzi w projektowaniu AI-Protein”, powiedział profesor Knott.