Новый взгляд на жизнь: революционная ИИ-система раскрыла тайны человеческой ДНК

Ученые разработали программу AlphaFold на основе искусственного интеллекта, которая может стать большим прорывом для медицины.

Подробности исследования раскрыло издание BBC. 

Искусственный интеллект научился предсказывать структуру почти любого белка, создаваемого человеческим организмом. Протеины являются ключевыми строительными блоками для всего живого — из них состоит каждая клетка. Белки состоят из аминокислот, которые складываются в цепи различной формы, которая определяет роль блока. Зная о том, как устроены эти структуры, фармацевты смогут создавать высокоэффективные препараты, новые методики лечения, ферментов, разрушающих пластик и многое другое.  

При помощи программы AlphaFold от британской компании Deep Mind исследователи из Европейской лаборатории молекулярной биологии уже спрогнозировали структуру 350 тысяч белков, созданных людьми или другими живыми организмами. Механизм по созданию человеческих белков зашифрован в геномах — ДНК, содержащейся в ядрах клеток. Один геном включает в себя около 20 тысяч белков, а полный такой набор ученые называют протеомом.

Белковые структуры, показанные AlphaFold, содержатся не только в протеомах, но и в так называемых модельных организмах, используемых в научных исследованиях, например, в кишечной палочке, дрожжах, мухах и мышах. Всего искусственный интеллект смог точно предсказать форму 58% аминокислот в протеоме человека, структура еще 35,7% была предсказана с точностью вдвое выше, чем при ранее проводимых экспериментах. 

"Мы считаем, что это наиболее полная и точная картина протеома человека на сегодняшний день. Эта работа представляет собой наиболее значительный вклад ИИ в развитие науки. И я думаю, что это отличная иллюстрация и пример того, какую пользу ИИ может принести обществу", — прокомментировал открытие доктор Демис Хассабис, генеральный директор Deep Mind.

Традиционные методы исследования структуры белков включают рентгеновскую кристаллографию и криогенную электронную микроскопию. По словам биолога Джона МакГихана из Портсмусткого университета, все они требуют колоссального количества денег, времени и других ресурсов. Поэтому трехмерные формы белков часто определяются в рамках целевых научных программ, хотя до сих пор ни один проект не представил систематически определяемых структур для всех белков, производимых организмом. 

Фактически, сейчас экспериментально подтверждено лишь 17% протеома. На подтверждение одной структуры вручную ученые тратят около полугода, а ИИ справляется с этой задачей за несколько минут.  

"Когда мы впервые отправили наши семь последовательностей команде DeepMind, для двух из них у нас уже были экспериментальные структуры. Так что мы смогли протестировать их, когда они вернулись. Честно говоря, это был один из тех моментов, когда, как говорится волосы встали у меня на затылке, потому что структуры были идентичными", — подчеркнул МакГихан.

Профессор Эдит Херд добавил: "Это изменит наше понимание того, как устроена жизнь".

Команда профессора МакГихана уже использует данные AlphaFold для создания ферментов для разложения пластика. По его словам, алгоритм уже спрогнозировал форму интересующих белков, которую нельзя определить экспериментально, и ускорил работу на несколько лет.

Ранее искусственный интеллект научился предсказывать развитие рака груди. Он автоматически анализирует образцы тканей и значительно ускоряет работу врачей при назначении лечения.