Tonton AI Generatif Merancang Protein Khusus dalam Hitungan Detik

Tonton AI Generatif Merancang Protein Khusus dalam Hitungan Detik

Stempel Waktu: 7 September 2023 1
Tonton AI Generatif Mendesain Protein Khusus dalam Hitungan Detik PlatoBlockchain Data Intelligence. Pencarian Vertikal. Ai.

Pada akhir tahun 2020, pionir AI DeepMind mencapai terobosan dalam pembuatannya selama 50 tahun. Dengan memprediksi bentuk protein dengan akurasi atom, algoritma pembelajaran mendalamnya, AlphaFold, semuanya berhasil memecahkan salah satu tantangan besar biologi.

Dari metabolisme hingga fungsi otak, protein adalah molekul yang membuat tubuh kita berfungsi. Ketika mereka melakukan kesalahan, segalanya menjadi kacau, dan kita menderita. Sebagian besar pengobatan modern berfokus pada aspek penyakit ini: Mengidentifikasi penyebab protein yang tidak berfungsi dan memodifikasi perilakunya dengan molekul lain yang dipilih secara khusus untuk berinteraksi dengannya—obat.

Masalahnya, protein sangatlah kompleks. Terdiri dari ratusan atau ribuan bahan penyusun molekul yang disebut asam amino, mereka membentuk rantai panjang seperti pita yang dapat dilipat dengan cara yang berbeda-beda. Di dalam lipatan ini terdapat situs aktif yang memberikan fungsi pada protein dengan menghubungkan dengan protein lain atau mengkatalisis reaksi kimia.

Merancang obat yang efektif bergantung pada prediksi bentuk protein, lokasi fungsionalnya, dan mengidentifikasi protein atau molekul lain yang dapat menempel pada protein atau molekul tersebut.

AlphaFold, AlphFold 2, dan algoritma yang disebut RoseTTAFold, dikembangkan oleh Lab Baker di Universitas Washington, mengambil langkah penting dalam mempercepat proses ini. Pada pertengahan tahun 2022, DeepMind mengatakan AlphaFold 2 telah melakukannya memperkirakan struktur 200 juta protein—hampir semuanya diketahui—dan ditawarkan dalam database terbuka.

Tapi itu tidak berakhir di situ. Itu penciptaan struktur protein telah menjadi pusat perhatian. Algoritme baru ini berada dalam keluarga yang sama dengan DALL-E dan GPT-4—algoritme di balik ChatGPT—hanya saja, alih-alih menghasilkan gambar atau bagian tertulis, mereka menghasilkan protein baru.

Baker Lab, khususnya, telah mengembangkan RoseTTAFold untuk merancang protein. Musim panas ini, dalam makalah yang diterbitkan di Alam, tim mengatakan algoritma terbaru mereka, RFdiffusion, lebih cepat dan akurat. Algoritme ini dapat menghasilkan protein 100 asam amino dalam 11 detik pada chip Nvidia, dibandingkan dengan 8.5 menit pada algoritma lama. Difusi RF juga kira-kira 100 kali lebih efektif dalam menghasilkan protein baru yang berikatan kuat dengan lokasi yang diinginkan pada protein yang sudah dikenal.

“Dengan cara yang mengingatkan kita pada pembuatan gambar dari perintah teks, difusi RF memungkinkan, dengan pengetahuan khusus yang minimal, pembuatan protein fungsional dari spesifikasi molekul yang minimal,” tulis tim tersebut dalam makalah bulan Juli.

Semua ini mungkin sulit untuk divisualisasikan. Tidak ada pengganti untuk melihat algoritma ini beraksi. Alasan mengapa ChatGPT menjadi viral bukan karena terobosannya yang zero-to-one—teknologinya telah berkembang semakin canggih selama beberapa tahun—dan lebih karena ChatGPT merupakan portal sederhana yang melaluinya kita semua dapat merasakan kecanggihan tersebut secara langsung.

Untungnya, di sini, kami memiliki visual yang dapat menjelaskan maksudnya. Video di bawah ini, yang dibuat oleh Ian C. Haydon dan Institut Desain Protein Universitas Washington, menunjukkan difusi RF sedang bekerja, merancang protein untuk situs tertentu pada reseptor insulin dalam hitungan detik.

Tentu saja, masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan—merancang obat baru yang efektif adalah proses yang sulit dan memakan waktu bertahun-tahun—namun jelas bahwa alat AI terus mengalami kemajuan pesat dalam bidang bioteknologi.

Gambar Kredit: Lab Baker/Universitas Washington

Stempel Waktu:

Lebih dari Hub Singularity