AI technology generates original proteins / Τα γλωσσικά μοντέλα βαθιάς μάθησης έχουν δείξει ότι υπόσχονται διάφορες βιοτεχνολογικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού και της μηχανικής πρωτεϊνών. 

Επιστήμονες δημιούργησαν ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης ικανό να παράγει τεχνητά ένζυμα από το μηδέν. Σε εργαστηριακές δοκιμές, ορισμένα από αυτά τα ένζυμα λειτούργησαν εξίσου καλά με εκείνα που βρέθηκαν στη φύση, ακόμη και όταν οι τεχνητά παραγόμενες αλληλουχίες αμινοξέων τους διέφεραν σημαντικά από οποιαδήποτε γνωστή φυσική πρωτεΐνη. 

Το πείραμα αποδεικνύει ότι η επεξεργασία της φυσικής γλώσσας, αν και αναπτύχθηκε για να διαβάζει και να γράφει γλωσσικά κείμενα, μπορεί να μάθει τουλάχιστον κάποιες από τις βασικές αρχές της βιολογίας. Η Salesforce Research ανέπτυξε το πρόγραμμα τεχνητής νοημοσύνης, που ονομάζεται ProGen, το οποίο χρησιμοποιεί την πρόβλεψη των επόμενων λέξεων για να συναρμολογήσει αλληλουχίες αμινοξέων σε τεχνητές πρωτεΐνες.

Ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης ικανό να δημιουργεί από το μηδέν πρωτεΐνες (τεχνητά ένζυμα) που καταστρέφουν βακτήρια, δημιούργησαν επιστήμονες στις ΗΠΑ. Μάλιστα, μερικά από αυτά τα ένζυμα αποδείχθηκε ότι όχι μόνο δουλεύουν αλλά δουλεύουν εξίσου καλά με τις φυσικές πρωτεΐνες. 

Σύμφωνα με τους ερευνητές της μελέτης, η νέα τεχνολογία μπορεί να αποδειχθεί πιο ισχυρή από την υπάρχουσα τεχνολογία σχεδιασμού πρωτεϊνών και θα βοηθήσει σε πολλά πεδία από την ανάπτυξη νέων φαρμακευτικών θεραπειών έως την αποδόμηση των πλαστικών στο περιβάλλον.

«Η ικανότητα δημιουργίας λειτουργικών πρωτεϊνών από το μηδέν δείχνει ότι εισερχόμαστε πλέον σε μια νέα εποχή σχεδιασμού πρωτεϊνών, με πολλές δυνητικές θεραπευτικές εφαρμογές», δήλωσε ο κύριος ερευνητής δρ Αλί Μαντανί της νεοφυούς εταιρείας βιοτεχνολογίας Profluent της Καλιφόρνιας.

Πώς τα κατάφεραν

Οι ερευνητές τροφοδότησαν το νέο σύστημα τεχνητής νοημοσύνης με αλληλουχίες αμινοξέων από 280 εκατομμύρια διαφορετικές πρωτεΐνες κάθε είδους και το άφησαν να επεξεργαστεί τις πληροφορίες αυτές επί μερικές εβδομάδες. Στη συνέχεια το νέο σύστημα δημιούργησε ένα εκατομμύριο δικές του αλληλουχίες, από τις οποίες οι επιστήμονες επέλεξαν 100 για δοκιμή.

Τελικά, κατέληξαν σε πέντε τεχνητές πρωτεΐνες που δοκιμάστηκαν σε βακτήρια E.coli και συγκρίθηκαν με τις φυσικές. Δύο από τις τεχνητές πρωτεΐνες κατέστρεψαν τους παθογόνους μικροοργανισμούς. Παρόλο που στις φυσικές πρωτεΐνες ακόμη και μία μόνο μετάλλαξη μπορεί να κάνει μη λειτουργική την πρωτεΐνη, διαπιστώθηκε ότι οι εν λόγω τεχνητές πρωτεΐνες (ένζυμα) ήταν λειτουργικές ακόμη και όταν μόνο το 31% της αλληλουχίας των αμινοξέων τους έμοιαζε με κάποιας γνωστής φυσικής πρωτεΐνης.

Η δημοσίευση της μελέτης έγινε στο περιοδικό βιοτεχνολογίας «Nature Biotechnology».