Da Wired.it :
I prodigi dell’Intelligenza artificiale non smettono di stupirci. L’Ai, infatti, conosce alcuni dei principi alla base della biologia. Ma questa volta è riuscita a generare dal nulla molecole, o meglio enzimi, artificiali e perfettamente funzionali. Nei test di laboratorio, svolti dai ricercatori dell’Università della California a San Francisco e dell’azienda Salesforce Research, alcune di queste molecole hanno funzionato esattamente come quelle che si trovano in natura, anche quando le loro sequenze di amminoacidi generate artificialmente differivano notevolmente da qualsiasi proteina naturale conosciuta. Lo studio è stato appena pubblicato su Nature Biotechnology.
La nuova tecnologia, chiamata ProGen, potrebbe quindi accelerare significativamente lo sviluppo di nuove proteine che possono essere utilizzate per molteplici applicazioni, da quella della progettazione di nuovi farmaci alla plastica degradante. “I modelli artificiali funzionano molto meglio di quelli ispirati al processo evolutivo”, ha raccontato James Fraser, tra gli autori dello studio. “Ora abbiamo la possibilità di ottimizzare la generazione di queste proprietà per avere effetti specifici. Ad esempio, un enzima che è incredibilmente termostabile o ama gli ambienti acidi o non interagisce con altre proteine”.
I passaggi della generazione
Per creare la tecnologia, gli scienziati sono partiti da un modello di Intelligenza artificiale creato per replicare il linguaggio e, tramite il machine learning, le hanno fornito le sequenze di amminoacidi provenienti da 280 milioni di proteine diverse, affinché le apprendesse e sapesse identificare 56mila sequenze di lisozimi. Da qui, il sistema è riuscito a generare 100 nuove sequenze artificiali, che sono state poi testate in base a quanto assomigliavano al quelle delle proteine naturali. In particolare, i ricercatori ne hanno selezionate cinque che sono state poi confrontate con un enzima presente nell’albume dell’uovo di gallina (lisozima Hewl), la cui attività è molto simile alle proteine che si trovano nelle lacrime, nella saliva e nel latte e che hanno il compito di difendere da batteri e funghi.
Dalle successive analisi, i ricercatori hanno osservato che due degli enzimi artificiali sono stati in grado di contrastare i batteri con un’attività paragonabile al lisozima Hewl. Le due sequenze, raccontano i ricercatori, erano circa il 90% e il 70% identiche a qualsiasi proteina nota, ma nelle sperimentazioni successive il team ha scoperto che i due enzimi artificiali mostravano la stessa attività anche quando solo il 31,4% della loro sequenza assomigliava a qualsiasi proteina naturale conosciuta. Non solo: l’Intelligenza artificiale è stata in grado di apprendere anche come dovrebbero essere modellati gli enzimi, semplicemente studiando i dati grezzi della sequenza. Misurate con la cristallografia a raggi X, infatti, le strutture atomiche delle proteine artificiali erano esattamente come dovrebbero essere, anche se le sequenze non erano mai state viste prima. “La capacità di generare proteine funzionali da zero dimostra che stiamo entrando in una nuova era della progettazione delle proteine”, ha commentato il primo autore Ali Madani. “Questo è un nuovo strumento versatile a disposizione degli ingegneri proteici e non vediamo l’ora di vedere le applicazioni terapeutiche”.