人工智能破解生物学50年大难题!这一切早已被顶尖科学家预言
2020-12-02
WLF
字号: 默认
分享至:

  与AlphaGo师出同门的AlphaFold昨天以一则消息刷屏小编的朋友圈。

  它也赢了!不同于制霸棋类的前辈,这一次它的触手伸向了生物界。

  它成为了“蛋白质折叠届的奥林匹克竞赛”CASP的冠军!

  我们简单地回顾一下此项比赛的背景与意义。CASP开始于20世纪90年代,全名为“蛋白质结构预测的关键评估”,它是一项非常缜密的实验,致力于让科学家们设计出能够预测蛋白质折叠的深奥谜团的系统。

  在过去的50年,研究人员一直在努力预测蛋白质是如何实现它的三维结构,这其实并不是一个容易解决的问题。

蛋白质的功能是由它的3D形状决定
图|DeepMind

  究其原因,在于有可能是正确答案的潜在分子排列堪比天文数字。据知名独立科学新闻网站ScienceAlert昨日报道,有研究人员做过推测,要想采样所有可能的分子排列,那需要的时间比宇宙的年龄更长。

  但是,假如我们真的能解决蛋白质折叠这个难题,那将会是科学界的重大突破,大大加快药物发现和疾病建模等方面的研究工作,而它带来的新应用也将远远超出健康领域

  而在CASP实验走进第三个十年之际,谷歌DeepMind重磅推出的AlphaFold以前所未有的准确性提供了对3D蛋白质结构的预测,它的预测战胜了25年来所有的参赛者。

人工智能破解生物学50年大难题!这一切早已被顶尖科学家预言

绿色的蛋白质结构与蓝色的AlphaFold的预测重叠
图|DeepMind

  尽管需要强调的是:AlphaFold的这项结果目前还没有经过同行审阅,也没有被科学杂志正式发表(不算上庆贺的新闻版面),但是这项人工智能的壮举无疑给予了科学界一剂前所未有的强心剂。

  顶尖刊物《自然》(Science)评价DeepMind公司开发的人工智能AlphaFold的夺冠成果影响深远,将彻底改变了生物学格局,并且大幅加快新药的创造。

  欧洲生物信息学研究所(European Bioinformatics Institute)名誉所长珍妮特·桑顿(Janet Thornton)说:DeepMind团队所取得的成就非常了不起,并且能够改变结构生物学和蛋白质研究的未来。

  凡尔赛时间到!我们都是大预言家!

  好了,故事背景我们追溯到这里。接下来是凡尔赛时间!小编迫不及待地告诉大家,在第三届世界顶尖科学家论坛(WLF)期间,我们专访马克斯·普朗克生物化学研究所主任、2011年拉斯克基础医学研究奖得主弗朗兹-乌尔里奇·哈特尔(Franz-Ulrich Hartl)时,就问到了关于AlphaFold的问题!

哈特尔教授
图|IZB Biotech News

  哈特尔教授以其在蛋白质折叠领域的开创性研究而闻名,他发现了辅助蛋白在蛋白质折叠过程的关键作用,而这项功可以为目前不能治愈的疾病提供重要的治疗信息。

  AlphaFold在2018年官宣之初就一直在WLF的关注列表中,值此机会,WLF问了哈特尔教授:以AlphaFold为代表的人工智能是不是有可能颠覆蛋白质折叠领域。

  哈特尔教授当时就预言:人工智能绝对是一个非常重要的发展。而且我认为像AlphaFold这样的人工智能很适用于我们的研究,特别是了解蛋白质分子是如何精准形成三维结构的。

  哈特尔教授详细解释,其实,蛋白质分子就是一长串氨基酸。在它掉入精确的三位结构过程中,有很多的中间步骤。因此,哈特尔教授强调我们需要非常强大的计算机能力来解决这个问题。这也就是他坚信人工智能会在蛋白质折叠领域大展拳脚的原因。

  “虽然蛋白质折叠问题是生物学最复杂的问题之一,但是我一直相信人工智能能在这一领域大放异彩。支撑我这份信念的是理论依据是:基本上,只要掌握了一个蛋白质的氨基酸序列,我们就能预测这个蛋白质将采用的结构。”

  哈特尔教授在专访的最后表示:“人工智能在未来非常有可能凭借它的新方法和的新方法和庞大的计算能力,为我们打开更大的世界。”

  哈特尔教授在采访中指出,他希望人工智能在未来能够帮助我们更具体、更精确地确定一个蛋白质的折叠路径。

  同时,他做出了预测:人工智能在蛋白质折叠领域的发展不局限在蛋白质折叠的确切步骤序列,还将在细胞机制、分子伴侣在这个反应里的调节作用等都做出重大贡献。

  弗朗兹-乌尔里奇·哈特尔在第三届顶尖科学家论坛期间参加了以“大脑分子的密码”为主题的世界顶尖科学家脑科学峰会,分享了他在蛋白质折叠领域的最新研究,希望能为一些目前尚没有治愈策略的神经退性行疾病的治疗提供帮助。

热门推荐