AI εργαλείο μιμείται 500 εκατ. χρόνια εξέλιξης και κατασκευάζει την πρώτη τεχνητή πρωτεΐνη

Μια ομάδα ερευνητών Τεχνητής Νοημοσύνης, βιολόγων και ειδικών σε θέματα εξέλιξης στο EvolutionaryScale και στο Arc Institute, αμφότερα στις ΗΠΑ, σχεδίασε και κατασκεύασε ένα AI μοντέλο ικανό να παράγει τον κώδικα για τη σύνθεση νέων πρωτεϊνών. Στην εργασία τους που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, η ομάδα περιγράφει τους παράγοντες που συνέβαλαν στην ανάπτυξη του νέου μοντέλου τεχνητής νοημοσύνης, το οποίο ονομάζουν ESM3, και πώς το χρησιμοποίησαν για να συνθέσουν μια άγνωστη μέχρι σήμερα φωτεινή, φθορίζουσα πρωτεΐνη. Όσοι παρακολουθείτε τη σχετική ειδησεογραφία, ίσως θυμάστε την προηγούμενη αναφορά μας στο ESM3 το περασμένο καλοκαίρι, αλλά τώρα έχουμε μια νέα εξέλιξη με την ανάπτυξη της πρώτης τεχνητής πρωτεΐνης.

Προηγούμενες έρευνες έχουν δείξει ότι η σύνθεση πρωτεϊνών μπορεί να προσφέρει μοναδικές γνώσεις σχετικά με τη δομή και τη λειτουργία των φυσικών πρωτεϊνών. Μέχρι σήμερα, οι περισσότερες τέτοιες πρωτεΐνες είναι αντίγραφα εκείνων που βρίσκονται στη φύση. Για τη νέα αυτή μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης για να μιμηθούν την εξελικτική διαδικασία μιας πρωτεΐνης που δεν υπήρξε ποτέ στη φύση.

Η δημιουργία τεχνητών πρωτεϊνών προσφέρει τη δυνατότητα νέων δρόμων έρευνας, τόσο για την καλύτερη κατανόηση της φύσης των πρωτεϊνών και των χρήσεών τους όσο και για την ανάπτυξη νέων εφαρμογών. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε δεδομένα σχετικά με τις υπάρχουσες πρωτεΐνες ως βάση για τη δημιουργία νέων πρωτεϊνών.

Το ESM3 είναι ένα πολυτροπικό παραγωγικό γλωσσικό μοντέλο, το οποίο σημαίνει ότι, όπως και τα ξαδέλφια του chatbot, μαθαίνει για τη φύση των πραγμάτων όταν εκπαιδεύεται σε τεράστιες ποσότητες δεδομένων. Στην προκειμένη περίπτωση, το πολυτροπικό παραγωγικό γλωσσικό μοντέλο εκπαιδεύτηκε σε 771 δισεκατομμύρια tokens που δημιουργήθηκαν από 3,15 δισεκατομμύρια πρωτεϊνικές αλληλουχίες, 236 εκατομμύρια πρωτεϊνικές δομές και 539 εκατομμύρια πρωτεϊνικές επισημειώσεις.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτό ήταν σαν να έδιναν στο μοντέλο 500 εκατομμύρια χρόνια εξελικτικής γνώσης, γεγονός που του επέτρεψε να ξεκινήσει με βασικό κώδικα που εξελίχθηκε με την πάροδο του εικονικού χρόνου σε μια σύγχρονη εικονική πρωτεΐνη. Η εικονική πρωτεΐνη στη συνέχεια μετατράπηκε σε μια τεχνητή πρωτεΐνη του πραγματικού κόσμου χρησιμοποιώντας τις συνήθεις τεχνικές σύνθεσης πρωτεϊνών. Το αποτέλεσμα ήταν μια πρωτεΐνη με γενετική αλληλουχία που διέφερε από άλλες γνωστές πρωτεΐνες.

Η ερευνητική ομάδα ζήτησε συγκεκριμένα από το μοντέλο της να δημιουργήσει μια νέα πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη -άλλες τέτοιες πρωτεΐνες, οι οποίες φθορίζουν υπό υπεριώδες φως, χρησιμοποιούνται συχνά ως δείκτες. Η ομάδα ονόμασε τη νέα πρωτεΐνη esmGFP. Προτείνουν ότι το μοντέλο τους και άλλα παρόμοια θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία νέων πρωτεϊνών για χρήση στην ιατρική, την περιβαλλοντική έρευνα και μια ευρεία ποικιλία άλλων εφαρμογών.

[via]