谷歌攪局AI制藥,進擊的AlphaFold3模型
結(jié)構(gòu)生物學是生物學的核心領(lǐng)域之一,其核心任務(wù)是揭示生物分子的三維結(jié)構(gòu),這對于理解其功能和行為至關(guān)重要。
傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)測定方法,如X射線晶體學和核磁共振(NMR)技術(shù),雖然強大,但費時且成本高昂。隨著計算能力的提高和算法的進步,計算結(jié)構(gòu)預(yù)測(CSP)已成為一個重要的補充手段。
不過,谷歌AlphaFold3模型問世,或許標志著CSP領(lǐng)域達到了一個新的高度。日前,Nature上發(fā)表的關(guān)于AlphaFold3模型的介紹,為我們揭示了這一點。
之前的AlphaFold 模型于 2020 年發(fā)布,其預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的能力讓研究界感到驚訝,但研究人員一直在呼吁該工具能夠處理的不僅僅是蛋白質(zhì),F(xiàn)在,AlphaFold 3,可以預(yù)測DNA、RNA和配體等分子的結(jié)構(gòu),這對藥物發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要。
并且,在部分領(lǐng)域,AlphaFold 3預(yù)測精準度較高。對于蛋白質(zhì)與其他分子類型的相互作用,與現(xiàn)有的預(yù)測方法相比,我們看到至少提高了50%,對于一些重要的相互作用類別,我們的預(yù)測精度提高了一倍。
DeepMind聯(lián)創(chuàng)兼CEO哈撒比斯表示,AlphaFold 3是人類了解生物學動態(tài)系統(tǒng)歷史性的第一步。
那么,AlphaFold 3能否攪局AI制藥呢?
/ 01 / AlphaFold3的進擊
AlphaFold3是DeepMind公司繼AlphaFold2之后的又一力作,它不僅繼承了前代模型的優(yōu)勢,還通過一系列創(chuàng)新性的架構(gòu)改進,極大地提高了預(yù)測的準確性和泛化能力。
總體而言,AlphaFold3在多個方面展現(xiàn)了其卓越的性能。
首先,是在蛋白質(zhì)-配體相互作用,在與配體結(jié)合的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測上,AlphaFold3的準確性遠超現(xiàn)有的對接工具。
蛋白質(zhì)與小分子配體的相互作用是藥物作用機制的核心。AlphaFold3通過其先進的深度學習算法,能夠精確預(yù)測蛋白質(zhì)與配體結(jié)合的三維結(jié)構(gòu),這對于理解藥物如何與其靶點相互作用至關(guān)重要。
根據(jù)介紹,AlphaFold3的預(yù)測結(jié)果可以與實驗數(shù)據(jù)相媲美,為藥物設(shè)計提供了高分辨率的結(jié)合位點圖像。這對于新藥開發(fā)還是現(xiàn)有藥物優(yōu)化,都能提供顯而易見的幫助。
新藥開發(fā)方面,可以通過AlphaFold3預(yù)測的蛋白質(zhì)-配體結(jié)構(gòu),研究人員可以更有效地篩選和設(shè)計新藥候選物,加速藥物發(fā)現(xiàn)流程。
現(xiàn)有藥物優(yōu)化翻一面,該工具還可以用于優(yōu)化現(xiàn)有藥物,通過改進其與靶蛋白的結(jié)合模式來增強療效或減少副作用。
其次,是蛋白質(zhì)-核酸相互作用。蛋白質(zhì)與核酸的相互作用在調(diào)控基因表達和遺傳信息傳遞中扮演著關(guān)鍵角色。
在蛋白質(zhì)與核酸復(fù)合物的結(jié)構(gòu)預(yù)測上,AlphaFold3的準確性也顯著優(yōu)于專門的核酸預(yù)測工具。AlphaFold3在這一領(lǐng)域的應(yīng)用,為理解復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了新的視角。
例如,在基因調(diào)控機制方面,AlphaFold3能夠揭示轉(zhuǎn)錄因子與DNA或RNA的結(jié)合細節(jié),有助于理解細胞如何調(diào)控基因表達。
而在RNA結(jié)構(gòu)預(yù)測領(lǐng)域,該工具在預(yù)測RNA結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)出色,這對于理解RNA在生命過程中的功能至關(guān)重要。
這些優(yōu)勢,最終在藥物設(shè)計方面得到體現(xiàn)。通過AlphaFold3預(yù)測的蛋白質(zhì)-核酸復(fù)合物結(jié)構(gòu),可以設(shè)計出靶向特定核酸的小分子,為治療某些疾病提供新策略。
最后,是抗體-抗原預(yù)測。AlphaFold3在抗體-抗原復(fù)合物的預(yù)測上取得了顯著進步,這對于藥物設(shè)計和疫苗開發(fā)具有重要意義。
畢竟,抗體-抗原相互作用在免疫系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用,也是疫苗設(shè)計和藥物開發(fā)的關(guān)鍵因素。
根據(jù)介紹,AlphaFold3可以預(yù)測病毒表面蛋白或抗原的結(jié)構(gòu),幫助科學家設(shè)計出能夠誘導(dǎo)強烈免疫反應(yīng)的疫苗。
該工具還可以用于設(shè)計單克隆抗體,這些抗體可以特異性地識別和中和病原體,為治療癌癥和其他疾病提供新途徑。
另外,AlphaFold3預(yù)測的抗體-抗原結(jié)構(gòu)有助于理解某些疾病的免疫逃逸機制,為開發(fā)新的治療策略提供線索。
/ 02 / AI制藥的攪局者
AlphaFold3的推出是計算結(jié)構(gòu)生物學領(lǐng)域的一個重要里程碑。它不僅極大地提高了預(yù)測的準確性,還擴展了可預(yù)測的生物分子類型。隨著技術(shù)的不斷完善和應(yīng)用的深入,AlphaFold3有望在生命科學研究和醫(yī)療健康領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。當然,與所有的AI制藥技術(shù)一樣,AlphaFold3并不完美。
就技術(shù)本身而言,其存在諸多bug。比如,立體化學問題,模型有時無法準確預(yù)測分子的手性中心,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)預(yù)測出現(xiàn)立體化學錯誤。
再比如“幻覺現(xiàn)象”問題,生成式模型可能會在無序區(qū)域產(chǎn)生非真實的結(jié)構(gòu),這種現(xiàn)象被稱為“幻覺”。
以及“動態(tài)行為”的挑戰(zhàn),AlphaFold3主要預(yù)測靜態(tài)結(jié)構(gòu),對于生物分子的動態(tài)行為預(yù)測仍然是一個挑戰(zhàn)。
種種因素導(dǎo)致,與大多數(shù)模型一樣,AlphaFold的影響將取決于其預(yù)測的準確性。
在某些用途上,AlphaFold 3 的成功率是 RoseTTAFold 等類似領(lǐng)先型號的兩倍。但對于其他的,比如蛋白質(zhì)-RNA的相互作用,AlQuraishi說它仍然非常不準確。
DeepMind表示,根據(jù)所建模的交互,準確率可以從40%到80%以上不等,該模型將讓研究人員知道其預(yù)測的可信度。由于預(yù)測不太準確,研究人員在采用其他方法之前只能將AlphaFold3作為起點。
也就是說,AlphaFold3要想成為攪局者,必須讓更多使用者信服這門技術(shù)。這,或許需要繼續(xù)迭代。
當然,盡管存在挑戰(zhàn),AlphaFold3無疑已經(jīng)在結(jié)構(gòu)生物學和藥物設(shè)計領(lǐng)域邁出了堅實的一步。期待未來更多的工具,能夠賦能新藥研發(fā),為患者帶來更為有效的治療手段。
原文標題 : 谷歌攪局AI制藥,進擊的AlphaFold3模型
圖片新聞
最新活動更多
-
11月19日立即報名>> 【線下論壇】華邦電子與恩智浦聯(lián)合技術(shù)論壇
-
11月25日立即預(yù)約>> 【上海線下】設(shè)計,易如反掌—Creo 11發(fā)布巡展
-
即日-12.26火熱報名中>> OFweek2024中國智造CIO在線峰會
-
精彩回顧立即查看>> 2024(第五屆)全球數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)大會暨展覽會
-
精彩回顧立即查看>> 全數(shù)會2024中國人形機器人技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展大會
-
精彩回顧立即查看>> OFweek 2024中國激光產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展峰會
-
2 石藥集團的陽謀
- 高級軟件工程師 廣東省/深圳市
- 自動化高級工程師 廣東省/深圳市
- 光器件研發(fā)工程師 福建省/福州市
- 銷售總監(jiān)(光器件) 北京市/海淀區(qū)
- 激光器高級銷售經(jīng)理 上海市/虹口區(qū)
- 光器件物理工程師 北京市/海淀區(qū)
- 激光研發(fā)工程師 北京市/昌平區(qū)
- 技術(shù)專家 廣東省/江門市
- 封裝工程師 北京市/海淀區(qū)
- 結(jié)構(gòu)工程師 廣東省/深圳市