В новом исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые из Вашингтонского университета (University of Washington) разработали программное обеспечение искусственного интеллекта, которое может создавать белки, необходимые для вакцин и для лечения рака или даже инструментов по удалению углеродных загрязнений из воздуха.
Новизна исследования
«В этой работе мы показываем, что машинное обучение можно использовать для разработки белков с широким спектром функций», — объясняет автор исследования Дэвид Бейкер (David Baker).
На протяжении десятилетий ученые использовали компьютеры для создания белков. Некоторые белки, такие как антитела и синтетические связывающие белки, были адаптированы для борьбы с COVID-19. Другие, такие как ферменты, помогают в промышленном производстве. Но одна белковая молекула зачастую содержит тысячи связанных атомов; даже со специализированным научным программным обеспечением их трудно изучать и разрабатывать.
Материалы и методы исследования
Вдохновленные тем, как алгоритмы машинного обучения могут генерировать истории или даже изображения из подсказок, ученые решили создать аналогичное программное обеспечение для разработки новых белков. Основная цель научной работы — обучить нейронные сети с помощью искусственного интеллекта (ИИ). Ученые обучили несколько нейронных сетей, используя информацию из банка данных о белках, который является общедоступным хранилищем сотен тысяч белковых структур всех живых существ. Получившиеся нейронные сети удивили даже ученых, которые их создали.
Авторы исследования разработали 2 метода для разработки белков с новыми функциями. Первый, получивший название «галлюцинация», похож на DALL-E или другие генеративные инструменты ИИ, которые производят новый вывод на основе простых подсказок. Вторая, получившая название «раскрашивание», аналогична функции автозаполнения, используемой в современных панелях поиска.
Искусственный интеллект поможет в создании вакцин и лекарственных препаратов
Начиная со случайной цепочки аминокислот, программа мешает последовательность снова и снова, пока не будет сгенерирована окончательная последовательность, кодирующая желаемую функцию. Эти конечные аминокислотные последовательности кодируют белки, которые затем можно производить и изучать в лаборатории.
Результаты исследования также показали, что нейронные сети могут заполнить недостающие части белковой структуры всего за несколько секунд. Такое программное обеспечение может помочь в разработке новых лекарственных препаратов и вакцин. Новые нейронные сети могут генерировать несколько различных видов белков всего за одну секунду. Некоторые из них включают потенциальные вакцины против смертельного респираторно-синцитиального вируса.
Авторы другого исследования утверждают, что в точной диагностике опухолей головного мозга поможет искусственный интеллект.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
