Skutečný průlom v použití umělé inteligence na poli biologie: Jde o svatý grál ve výrobě účinných léků, shodují se vědci

Tento rok se ukázal jako průlomový. Vědci totiž ukázali, že umělá inteligence s dostatečným výkonem dovede předvídat tisíce přesných proteinových struktur. Profesor informatiky Ole Winther z univerzity v Kodani potvrzuje, že jde o velmi složitý problém, takže označení za průlom je zcela na místě. Jeho nadšení sdílí i Daniel Otzen, který je spoluautorem studie. Jaký to bude mít dopad na lékařství?

Skutečný průlom v použití AI

Ohledně možností a využití umělé inteligence panovalo hodně nadšení a více či méně konkrétních odhadů. Tohle je ovšem první případ, kdy takový systém opravdu přispěl k vědeckému výzkumu a průlomu. Systémy AlphaFold a RoseTTA se naučily 100 000 známých struktur. Následně už byly schopné najít vzorce a předvídat skoro všechny další proteiny. Stavěly přitom na 50 letech minulých experimentů.

iZdroj fotografie: Depositphotos

Proteiny jsou něco jako muly buněčné práce. Přenáší kyslík a molekuly a plní nejrůznější další úkoly. Zajišťují tím správný průběh chemických reakcí, díky čemuž je například možná přeměna jídla na energii. Krom toho vytváří v buňkách nové materiály, které dovolují jejich množení. Provádí vlastně všechno, co si můžeme představit, a ještě mnohem víc. Všechny tyto funkce proteinů jsou umožněny díky jejich specifické trojrozměrné struktuře.

Jeden ze svatých grálů biologie

Bílkoviny v těle sestávají z 20 rozdílných aminokyselin s odlišnými chemicko-fyzikálními vlastnostmi. Kouzlo je v tom, že každý protein je tvořen specifickou sekvencí těchto molekul. Pouhých 20 přírodních aminokyselin je tak sestaveno v mnoha kombinacích s prakticky nekonečnými možnostmi. Jejich přesná kompozice pak určuje, zda a jak se proteiny zformují do konkrétní trojrozměrné podoby.

iZdroj fotografie: Depositphotos

Tímto také vznikají určitá „aktivní místa“, která bílkovinám poskytují různé funkce. Predikce skládání proteinů znamená schopnost předvídat tyto struktury ze sekvence aminokyselin. Pro řadu vědců je to jeden ze svatých grálů biologie. Tvar těchto struktur je zcela klíčový pro většinu procesů v lidském těle. Skrze predikci skládání proteinů můžeme porozumět mnoha dalším dějům, které s těmito molekulami souvisí.

Průlom hned na dvou frontách

To nám dává lepší nástroje pro chápání průběhu biologických procesů a také jejich design. Využití obou AI systémů tak řeší 50 let starý problém a současně nepochybně urychlí další objevy na tomto poli. Kdysi bylo totiž určení trojrozměrné struktury proteinů velmi zdlouhavým a také finančně náročným procesem. Ostatně i vývoj počítačových modelů trval celé dekády.

iZdroj fotografie: Depositphotos

Aktuálně tedy vstupujeme do nové éry pro celou medicínu. Farmaceutické společnosti se vždycky musely ručně podívat na to, jak se potenciální léky dostanou do buněk. To bude teď mnohem jednodušší. Obrovská spousta procesů se dá následně zautomatizovat. Jde vlastně o nový základ pro odvětví výroby léků a také materiálů. Dostali jsme se tak zase trochu dál a celé naše porozumění biologickému světu se radikálně změnilo.

Jakých dalších objevů podle vás dosáhneme díky umělé inteligenci?

Zdroj: Forskning