Un nuevo sistema de IA diseña proteínas que se unen con éxito a moléculas diana, con potencial para avanzar en el diseño de fármacos, la comprensión de enfermedades y más.
Cada proceso biológico del cuerpo, desde el crecimiento celular hasta las respuestas inmunitarias, depende de interacciones entre moléculas llamadas proteínas. Como la llave de una cerradura, una proteína puede unirse a otra, ayudando a regular procesos celulares críticos. Las herramientas de predicción de la estructura de las proteínas como AlphaFold ya nos han brindado una enorme información sobre cómo las proteínas interactúan entre sí para realizar sus funciones, pero estas herramientas no pueden crear nuevas proteínas para manipular directamente esas interacciones.
Sin embargo, los científicos pueden crear nuevas proteínas que se unan con éxito a las moléculas diana. Estos aglutinantes pueden ayudar a los investigadores a acelerar el progreso en un amplio espectro de investigaciones, incluido el desarrollo de fármacos, la obtención de imágenes de células y tejidos, la comprensión y el diagnóstico de enfermedades e incluso la resistencia de los cultivos a las plagas. Si bien los enfoques recientes de aprendizaje automático para el diseño de proteínas han logrado grandes avances, el proceso aún es laborioso y requiere pruebas experimentales exhaustivas.
Hoy presentamos AlphaProteo, nuestro primer sistema de inteligencia artificial para diseñar aglutinantes de proteínas novedosos y de alta resistencia que sirvan como componentes básicos para la investigación biológica y de salud. Esta tecnología tiene el potencial de acelerar nuestra comprensión de los procesos biológicos y ayudar al descubrimiento de nuevos fármacos, el desarrollo de biosensores y más.
AlphaProteo puede generar nuevos aglutinantes de proteínas para diversas proteínas diana, incluido VEGF-A, que está asociado con el cáncer y las complicaciones de la diabetes. Esta es la primera vez que una herramienta de inteligencia artificial ha podido diseñar un aglutinante de proteínas exitoso para VEGF-A.
AlphaProteo también logra tasas de éxito experimental más altas y afinidades de unión de 3 a 300 veces mejores que los mejores métodos existentes en siete proteínas objetivo que probamos.
Aprender las intrincadas formas en que las proteínas se unen entre sí
Los aglutinantes de proteínas que pueden unirse firmemente a una proteína objetivo son difíciles de diseñar. Los métodos tradicionales requieren mucho tiempo y múltiples rondas de trabajo de laboratorio exhaustivo. Una vez creados los aglutinantes, se someten a rondas experimentales adicionales para optimizar la afinidad de unión, de modo que se unan lo suficientemente fuerte como para ser útiles.
AlphaProteo, capacitado con grandes cantidades de datos de proteínas del Protein Data Bank (PDB) y más de 100 millones de estructuras predichas de AlphaFold, ha aprendido las innumerables formas en que las moléculas se unen entre sí. Dada la estructura de una molécula objetivo y un conjunto de ubicaciones de unión preferidas en esa molécula, AlphaProteo genera una proteína candidata que se une al objetivo en esas ubicaciones.