نظام ذكاء اصطناعي جديد يصمم البروتينات ذرة بذرة، وهي تعمل

نظام ذكاء اصطناعي توليدي يصمم البروتينات والأحماض النووية ذرة بذرة، وقد نُشر مخططه الكامل الآن، والبروتينات التي ابتكرها من الصفر نفذت الكيمياء المقصودة في تفاعلات مخبرية حقيقية.

النظام، المسمى RFdiffusion3 أو RFD3، بناه فريق دولي يضم جامعة واشنطن في الولايات المتحدة، وجامعة أكسفورد في بريطانيا، وشركة الرقائق Nvidia، من بين آخرين. ظهرت التفاصيل في مجلة Science، مع تقارير متداولة في الصحافة التقنية الصينية في 19 أكتوبر. يضم الفريق ديفيد بيكر، أستاذ جامعة واشنطن الذي شارك في جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2024 عن عمله في التصميم الحاسوبي للبروتينات.

يتعلق التقدم بالدقة. أدوات تصميم البروتينات السابقة كانت تعمل بوحدات بناء أكبر، بترتيب أجزاء من بنية البروتين كما قد يحرك مصمم الأثاث في غرفة. أما RFD3 فيمثل الذرات الفردية، مما يتيح له وضع كل رابطة وسلسلة جانبية بتحكم أدق بكثير. وفقًا للتقارير، يمكنه توليد هياكل البروتين أسرع بنحو مرتبة من حيث الحجم من الجيل السابق للنظام.

هذه السرعة والدقة مهمتان لأن البروتينات هي الآلات الجزيئية التي تقوم بمعظم العمل داخل الخلايا الحية. إذا تمكن الباحثون من ابتكار بروتينات جديدة عند الطلب، يمكنهم استهداف مشكلات لم تتطور البروتينات الطبيعية لحلها: محفزات جديدة للكيمياء الصناعية، وأجهزة استشعار، ومواد، وأدوية محتملة.

الادعاء الأكثر إثارة هو أن هذا ليس مجرد تمرين حاسوبي. البروتينات التي صممها RFD3 حديثًا تم تصنيعها واختبارها، وأدت الوظائف التي قصدها المصممون في تفاعلات كيميائية فعلية. هذه الخطوة، من بنية متوقعة على الشاشة إلى جزيء عامل في أنبوب اختبار، هي حيث تعثرت معظم جهود التصميم الحاسوبي تاريخيًا.

يمتد النظام أيضًا إلى ما هو أبعد من البروتينات ليشمل الأحماض النووية مثل الحمض النووي DNA والحمض النووي الريبوزي RNA، مما يوسع نطاق الأدوات الجزيئية التي يمكن للعلماء محاولة بنائها. نشر الفريق مخطط التصميم المفصل الخاص به حتى تتمكن مجموعات أخرى من فحص الطريقة والبناء عليها، وهي ممارسة أصبحت شائعة في مجال البيولوجيا المدفوعة بالذكاء الاصطناعي سريع الحركة.

يتناسب العمل مع تحول أوسع في علوم الحياة، حيث ينتقل التعلم الآلي من تحليل البيانات إلى اقتراح جزيئات جديدة تمامًا. أصبح تصميم البروتينات أحد أوضح البراهين على أن النماذج التوليدية يمكنها إنتاج كائنات غير موجودة في الطبيعة والتي لا تزال تتصرف كما هو مقصود في ظروف العالم الحقيقي.

بالنسبة للقراء العالميين، الأهمية أقل تتعلق بأي جزيء واحد منها بالأداة نفسها. نظام يمكنه رسم بروتين على المستوى الذري، وجعل هذا الرسم يصمد في المختبر، يقصر المسار من الفكرة إلى التجربة. سيكون الاختبار التالي هو ما إذا كانت المختبرات حول العالم يمكنها استخدامه لتصميم بروتينات تحل مشكلات عملية في الطب والصناعة، وليس فقط عروضًا أنيقة.