据英国《天然》周刊网站10月15日报导,八月中旬的一个周六早晨,亚历克斯·纳卡在他女朋友的厨房里踏上了一场“小型黑客马拉松”。凭仗一台笔记本电脑、一杯咖啡以及大约80个云端人工智能(AI)处理器,他生成了许多核算机规划的蛋白质,这些蛋白质旨在阻断在一些肿瘤中产生骤变的细胞受体。
纳卡是美国加利福尼亚州阿拉梅达一家医疗技能公司的蛋白质工程师。他将最有期望获奖的十个成果提交到了一场刚刚发动的蛋白质规划比赛中,并看着它们攀升至排行榜前列。
这场比赛的主办方是瑞士洛桑的生物技能草创企业适应性生物公司。曩昔一年左右,世界各地呈现了至少五种此类比赛。大多数参赛者都会运用“阿尔法折叠”程序(AlphaFold)和遭到谈天机器人启示的“蛋白质言语模型”等AI东西,这些东西在合适运用的规模和才能上都呈现了爆破式增加。其间一些东西背面的研究人员被颁发本年的诺贝尔化学奖。他们取得这一荣誉的部分原因首要在于,新发明的蛋白质有望成为更有用的药物、工业酶或实验室试剂。
但科学家们表明,人工规划蛋白质的热潮制作了许多紊乱。人们规划蛋白质的速度快于这些蛋白质在实验室中制作和测验的速度,因而很难判别哪些办法是真实有用的。
曩昔,比赛推进了重要的科学前进,特别是在蛋白质结构猜测范畴。当时一系列最新的比赛经过下降门槛,招引了世界各地的人士进入蛋白质规划相关范畴。它们还或许加速验证和拟定规范的脚步,有助于培养相关社群。坐落西班牙巴塞罗那的基因调控中心的核算生物学家诺埃利娅·费鲁斯·卡帕佩说:“比赛将推进该范畴向前开展,并更快地测验办法。”
但科学家们表明,这些比赛有必要战胜一些困难,例如确认处理哪一些问题,以及怎么客观地决议取胜者。找到正确的办法很重要。德国慕尼黑理工大学的核算生物学家布克哈德·罗斯特说,假设履行不妥,“这些比赛或许会对该范畴形成危害”。
这些蛋白质规划比赛在某些特定的程度上遭到了一个已有30年前史的比赛的启示,后者协助推进了生物AI革新。自1994年以来,这场名为“蛋白质结构猜测要害评价”(CASP)的比赛一向鼓舞科学家们经过蛋白质的氨基酸序列猜测其3D形状。该比赛由美国马里兰大学的核算生物学家约翰·莫尔特和美国加州大学戴维斯分校的核算生物学家即日什托夫·菲德利斯建议,经过将核算猜测成果与未宣告的结构模型进行比较来确认取胜者。
2018年,总部在伦敦的“深层思想”公司(现为谷歌旗下公司)凭仗其蛋白质结构猜测东西、第一代AlphaFold在CASP取胜。第二代东西AlphaFold 2在2020年体现优异,莫尔特乃至宣告猜测简略蛋白质结构的问题基本上现已处理。自那今后,该比赛已将要点转移到其他新式应战上,例如猜测复合体中多个相互效果蛋白质的结构。
现在,许多人期望这些比赛可以推进蛋白质规划范畴向前开展,就像CASP协助推进蛋白质结构猜测范畴的革新相同。罗斯特说:“假设没有CASP,就不会有AlphaFold。咱们应该这些比赛发挥正确效果,为人们供给鼓励。”
本年6月,罗斯特及其搭档赢得了由敞开科学非营利安排协同立异安排主办的“蛋白质工程大赛”。该活动包含两部分。首要,参与者测验猜测不同酶变体的性质。在这一轮中体现最好的团队随后从头规划一种分化淀粉的酶,依据实验室成果确认最佳规划。2025年的比赛正在准备中。
“冬天蛋白质规划赛”由加拿大生物技能公司自在生物公司和保护蛋白质建模东西的学术安排罗塞塔同享联盟一起主办。该比赛在本年4月宣告了取胜者。参赛者需从头规划一种现有蛋白质——一种在蛋白质纯化中遍及的运用的植物病毒酶,使其分子更有用。
还有两场比赛要求参赛者规划出全新的蛋白质。适应性生物公司主办的比赛正在寻觅可以附着在表皮生长因子受体(EGFR)上的蛋白质。EGFR是一种在许多癌症中过度活泼的生长激素受体。90名参赛者提交了700多个规划。
而在“AI规划蛋白质结合剂”大赛中,研究人员正努力发明可用于T细胞癌症医治的小蛋白。该比赛由美国得克萨斯大学奥斯汀校区研究生领导的安排“生物学与机器学习学会”主办,招引了来自42个国家——包含尼日利亚、哥伦比亚、伊朗和印度——的64个团队参赛。现在约有1.8万个规划成果正在承受测验,成果将于2025年头发布。该大学生物化学博士生、比赛联合安排者克莱顿·科索诺基说:“居然有这么多人参赛,咱们感到很惊奇。”(编译/熊文苑)
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