Новий погляд на життя: революційна ШІ-система розкрила таємниці людської ДНК

Учені розробили програму AlphaFold на основі штучного інтелекту, яка може стати великим проривом для медицини.

Подробиці дослідження розкрило видання BBC.

Штучний інтелект навчився пророкувати структуру майже будь-якого білка, створюваного людським організмом. Протеїни є ключовими будівельними блоками для всього живого — з них складається кожна клітина. Білки складаються з амінокислот, які складаються в ланцюзі різної форми, яка визначає роль блоку. Знаючи про те, як влаштовані ці структури, фармацевти зможуть створювати високоефективні препарати, нові методики лікування, ферменти, що руйнують пластик, і багато іншого.

За допомогою програми AlphaFold від британської компанії Deep Mind дослідники з Європейської лабораторії молекулярної біології вже спрогнозували структуру 350 тисяч білків, створених людьми або іншими живими організмами. Механізм створення людських білків зашифрований у геномах — ДНК, що міститься в ядрах клітин. Один геном включає в себе близько 20 тисяч білків, а повний такий набір учені називають протеомом.

Білкові структури, показані AlphaFold, містяться не тільки в протеомі, але і в так званих модельних організмах, які використовуються в наукових дослідженнях, наприклад, у кишковій паличці, дріжджах, мухах і мишах. Усього штучний інтелект зміг точно передбачити форму 58% амінокислот у протеомі людини, структура ще 35,7% була передбачена з точністю вдвічі вищою, ніж при раніше проведених експериментах.

"Ми вважаємо, що це найбільш повна і точна картина протеому людини на сьогодні. Ця робота представляє собою найбільш значний внесок ШІ в розвиток науки. І я думаю, що це відмінна ілюстрація і приклад того, яку користь ШІ може принести суспільству", — прокоментував відкриття доктор Деміс Хассабіс, генеральний директор Deep Mind.

Традиційні методи дослідження структури білків включають рентгенівську кристалографію та криогенну електронну мікроскопію. За словами біолога Джона МакГіхана з Портсмутського університету, усі вони вимагають колосальної кількості грошей, часу та інших ресурсів. Тому тривимірні форми білків часто визначаються в рамках цільових наукових програм, хоча до цих пір жоден проект не представив систематично визначених структур для всіх білків, що виробляються організмом.

Фактично, наразі експериментально підтверджено лише 17% протеомів. На підтвердження однієї структури вручну вчені витрачають близько півроку, а ШІ впорається з цим завданням за кілька хвилин.

"Коли ми вперше відправили наші сім послідовностей команді DeepMind, для двох з них у нас уже були експериментальні структури. Тому ми змогли протестувати їх, коли вони повернулися. Чесно кажучи, це був один з тих моментів, коли, як то кажуть, волосся стало дибки в мене на потилиці, тому що структури були ідентичними", — підкреслив МакГіхан.

Професор Едіт Херд додав: "Це змінить наше розуміння того, як влаштоване життя".

Команда професора МакГіхана вже використовує дані AlphaFold для створення ферментів для розкладання пластику. За його словами, алгоритм уже спрогнозував форму білків, яку можна визначити експериментально, і прискорив роботу на кілька років.

Раніше штучний інтелект навчився прогнозувати розвиток раку грудей. Він автоматично аналізує зразки тканин і значно прискорює роботу лікарів при призначенні лікування.