ثورة في تصميم البروتينات: جوجل ديب مايند تكشف عن نظام “ألفا بروتيو”

كشفت جوجل ديب مايند عن نظام ذكاء اصطناعي جديد يُسمى “ألفا بروتيو” قادر على تصميم بروتينات جديدة ترتبط بنجاح مع جزيئات الهدف، مما قد يُحدث ثورة في تصميم الأدوية وأبحاث الأمراض.

يستطيع “ألفا بروتيو” توليد روابط بروتينية جديدة لمجموعة متنوعة من بروتينات الهدف، بما في ذلك “VEGF-A” المرتبطة بالسرطان ومضاعفات مرض السكري. مما يُذكر أن هذه هي المرة الأولى التي يُصمم فيها نظام ذكاء اصطناعي رابطًا بروتينيًا لـ “VEGF-A” بنجاح.

يُظهر أداء النظام نتائج مبهرة، حيث حقق معدلات نجاح تجريبية أعلى وقوى ارتباط أفضل بـ 300 مرة من الطرق الحالية عبر 7 بروتينات هدف تمت تجربتها.

وقد تم تدريب “ألفا بروتيو” على كميات هائلة من بيانات البروتين من “بنك بيانات البروتين” وأكثر من 100 مليون بنية مُتنبأ بها من “ألفا فولد”، مما سمح له بفهم تعقيدات الارتباط الجزيئي. مع إعطاء النظام بنية جزيء الهدف ومواقع الارتباط المفضلة، يقوم بتوليد بروتين مرشح مصمم للارتباط في تلك المواقع المحددة.

للتحقق من قدرات “ألفا بروتيو”، صمم الفريق روابط لمجموعة متنوعة من بروتينات الهدف، بما في ذلك البروتينات الفيروسية التي تلعب دورًا في العدوى والبروتينات المرتبطة بالسرطان والالتهابات والأمراض المناعية الذاتية. كانت النتائج واعدة، حيث لوحظت معدلات نجاح عالية في الارتباط وقوى ارتباط من الدرجة الأولى عبر جميع الأهداف التي تم اختبارها.

على سبيل المثال، عند استهداف البروتين الفيروسي “BHRF1″، ارتبط 88% من جزيئات “ألفا بروتيو” المرشحة بنجاح في اختبارات المختبر الرطب. في المتوسط، أظهرت روابط “ألفا بروتيو” قوة ارتباط أقوى بـ 10 مرات من أفضل طرق التصميم الحالية عبر الأهداف التي تم اختبارها.

يشير أداء النظام إلى أنه يمكن أن يُقلل بشكل كبير من الوقت اللازم لإجراء التجارب الأولية التي تتضمن روابط البروتين عبر مجموعة واسعة من التطبيقات. ومع ذلك، يُقر الفريق بأن “ألفا بروتيو” لديه قيود، حيث لم يتمكن من تصميم روابط ناجحة ضد “TNFɑ” (بروتين مرتبط بأمراض المناعة الذاتية مثل التهاب المفاصل الروماتويدي).

لضمان التطوير المسؤول، تتعاون جوجل ديب مايند مع خبراء خارجيين لتوجيه نهجهم التدريجي لمشاركة هذا العمل والمساهمة في جهود المجتمع في تطوير أفضل الممارسات – بما في ذلك منتدى “AI Bio Forum” الجديد التابع لـ “NTI”.

مع تطور التكنولوجيا، يخطط الفريق للعمل مع المجتمع العلمي لتحقيق الاستفادة من “ألفا بروتيو” في حل مشكلات بيولوجية ذات تأثير كبير وفهم قيوده. كما يبحثون عن تطبيقات تصميم الأدوية في “Isomorphic Labs”.

في حين أن “ألفا بروتيو” يُمثل خطوة هامة إلى الأمام في تصميم البروتين، فإن تحقيق الارتباط القوي عادةً ما يكون مجرد الخطوة الأولى في تصميم البروتينات للتطبيقات العملية. لا تزال هناك العديد من التحديات الهندسية الحيوية التي يجب التغلب عليها في عملية البحث والتطوير.

ومع ذلك، فإن تقدم جوجل ديب مايند يحمل إمكانات هائلة لتسريع التقدم عبر مجموعة واسعة من الأبحاث، بما في ذلك تطوير الأدوية، وتصوير الخلايا والأنسجة، وفهم الأمراض وتشخيصها، وحتى مقاومة المحاصيل للآفات.

هذا المحتوى تم باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي