ProGen è la rivoluzionaria tecnologia AI destinata a lasciare un segno nelle ricerche per lo sviluppo di nuove proteine. Genera dal nulla enzimi (proteine globulari idrosolubili) perfettamente funzionanti e altamente performanti.
Lo studio in cui si attestano i risultati di ProGen è stato pubblicato a fine gennaio su Nature Biotechnology.
Avviato dall’Università della California e dall’azienda Salesforce Research, l’obiettivo era quello di provvedere ad una accelerazione nel processo di sviluppo di nuove proteine da utilizzare per molteplici applicazioni. Obbiettivo perfettamente raggiunto.
ProGen: enzimi 100% artificiali
ProGen è il nome della tecnologia AI destinata a lasciare un segno nelle ricerche per lo sviluppo di nuove proteine. Essa è in grado di generare dal nulla enzimi perfettamente funzionanti e altamente performanti da utilizzare per molteplici applicazioni prima fra tutte la progettazione di nuovi farmaci. Straordinaria caratteristica di questa tecnologia è la capacità di generare sequenze amminoacidiche (che potremmo considerare come il codice genetico delle proteine) nuove, del tutto differenti da quelle degli enzimi conosciuti ed esistenti in natura. Nonostante la differenza, gli enzimi prodotti da ProGen non sarebbero meno performanti o più instabili dei corrispettivi naturali. Piuttosto, essi si comporterebbero in modo del tutto analogo.
L’idea
Punto di partenza perla creazione di ProGen è stato un modello di Intelligenza Artificiale creato per replicare il linguaggio, DeepMind. Quando pensiamo al linguaggio pensiamo ad un insieme di parole, ciascuna con un proprio significato, che legate assieme restituiscono un concetto; un’idea; un’oggetto. Insomma, un contenuto significativo. Il codice genetico di ognuno di noi funziona allo stesso modo: una lunga sequenza di parole da decodificare. Lo stesso vale per gli enzimi che nelle sequenze amminoacidiche hanno il proprio patrimonio genetico. Ecco dunque che tali sequenze assumono la forma di lunghe catene di parole da dover decodificare, analizzare, slegare e rilegare insieme. E chi meglio di un’intelligenza artificiale creata per replicare il linguaggio poteva svolgere tale compito?
ProGen: come funziona?
Gli studiosi hanno fornito a DeepMind le sequenze amminoacidiche provenienti da circa 280 milioni di proteine diverse affinché le apprendesse e ne generasse 100 nuove e del tutto artificiali. Delle cento, ne sono state prese cinque successivamente confrontate con Helw, un enzima presente naturalmente nell’albume dell’uovo di gallina. L’attività di questo enzima è estremamente simile a quella di alcune proteine che si trovano nelle lacrime, nella saliva e nel latte e che svolgono un’azione di protezione contro funghi e batteri.
Due dei cinque enzimi, è stato osservato, hanno reagito ai batteri allo stesso modo di Helw nonostante gli somigliassero, in sequenza amminoacidica, solo al 90% e al 70%.
Da qui un passo ulteriore
Performance
Fiduciosi, gli studiosi hanno ridotto al 31,4% la somiglianza tra le sequenze amminoacidiche dei due enzimi artificiali e quella di Helw. Il risultato ottenuto è stato sbalorditivo: l’attività dei due enzimi si presentava stabile e ancora perfettamente identica a quella di Helw.
Non solo.
L’Intelligenza artificiale sarebbe stata in grado persino di modellare in modo corretto questi due enzimi del tutto nuovi, conferendo loro una struttura atomica stabile e perfettamente visibile alla cristallografia a Raggi X.
Insomma, ProGen dimostra di saper produrre proteine artificiali altamente performanti anche quando la loro sequenza amminoacidica differisce notevolmente da quella dei corrispettivi naturali. Una vera rivoluzione e grande accelerazione per lo sviluppo di nuove proteine da impiegare nei settori più disparati, primo fra tutti quello farmaceutico.
ProGen: l’evoluzione è obsoleta
“I modelli artificiali funzionano meglio di quelli ispirati al processo evolutivo”
racconta James Fraser, uno degli autori dello studio
“Ora abbiamo la possibilità di ottimizzare la generazione di queste proprietà per avere effetti specifici. Ad esempio, un enzima che è altamente termostabile o ama gli ambienti acidi”.
Poche frasi nelle quali sono concentrate non solo le ambizioni di un particolare studioso, ma probabilmente, il desiderio recondito di ogni essere umano: la possibilità di ingegnerizzare e di conseguenza ottimizzare la vita.
ProGen non è solo un acceleratore per lo sviluppo di nuove proteine, ma l’espressione di una convinzione spesso taciuta secondo cui l’evoluzione non è affatto sinonimo di perfezionamento. Seguire l’evoluzione naturale dell’organismo significa continuare ad ammalarsi, a morire, ad essere vittime a volte del nostro stesso corpo. Non vogliamo più permettercelo.
Addio evoluzione. Sembra tu abbia fatto il tuo corso. Il futuro è nell’ingegnerizzazione della vita. Il futuro è ProGen.
