Nel 2018, l’annuncio di AlphaFold da parte di DeepMind ha rappresentato una svolta epocale per la biologia strutturale, introducendo una tecnologia di previsione delle strutture proteiche a catena singola rivoluzionaria.
Successivamente, nel 2020, DeepMind ha rivelato AlphaFold 2, decifrando l’enigma del ripiegamento proteico che ha sfidato gli scienziati per oltre cinquant’anni, un caposaldo per l’intelligenza artificiale e la scienza computazionale applicate alle bioscienze.
L’evoluzione della serie AlphaFold prosegue con il lancio di AlphaFold-Multimer e altri strumenti, fino all’ultima innovazione: AlphaFold-latest, presentato questa settimana. Questo modello avanzato è capace di prevedere le strutture di una vasta gamma di molecole registrate nella Protein Data Bank, ampliando la sua efficacia alle piccole molecole, alle proteine, agli acidi nucleici e alle modificazioni post-traduzionali.
AlphaFold-latest è frutto della collaborazione tra Isomorphic Labs, compagnia londinese sotto il cappello di Alphabet, e DeepMind. Fondata nel 2021 da Demis Hassabis, già figura chiave di DeepMind, Isomorphic Labs mira a sfruttare l’intelligenza artificiale per la ricerca e la scoperta farmaceutica, affrontando gravi patologie umane.
Tra i luminari di Isomorphic spicca Miles Congreve, direttore scientifico che ha preso parte alla creazione di 20 farmaci in fase clinica e co-inventore di Kisqali (Ribociclib), un farmaco per il cancro al seno. Altro nome di rilievo è quello di Sergei Yakneen, chief technology officer, con un’esperienza ventennale in ingegneria, machine learning, sviluppo prodotti e ricerca nel campo delle scienze della vita e della medicina.
Il nome Isomorphic Labs incarna la visione aziendale: l’uso delle strategie AI per tradurre in modo efficace le sfide farmacologiche in soluzioni pratiche. La loro filosofia si fonda sull’interdisciplinarità, con l’obiettivo di accelerare l’innovazione farmaceutica attraverso l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico, per superare i limiti dei metodi convenzionali.
La missione di Isomorphic Labs è di rendere la scoperta dei farmaci più rapida ed economica, con l’ambizione di ridurre i lunghi tempi e i costi elevati che caratterizzano l’introduzione di nuovi trattamenti nel mercato.
AlphaFold-latest supera in precisione metodologie di docking come AutoDock Vina, elaborando le strutture a partire da sequenze di proteine e ligandi. Questo nuovo modello migliora anche le prestazioni di AlphaFold 2.3, in particolare per le previsioni sulle interazioni proteina-proteina e la modellazione dei legami degli anticorpi.
Questo strumento è inoltre all’avanguardia per la previsione delle interazioni tra proteine e acidi nucleici e per la modellazione della struttura dell’RNA, sebbene leggermente inferiore ai metodi manuali più avanzati di CASP15. Con l’abilità di prevedere strutture di complessi molecolari, incluse le modifiche e i leganti associati, AlphaFold-latest facilita l’esplorazione dei meccanismi biologici complessi.
Un esempio notevole è rappresentato dalla previsione della struttura di CasLambda, una variante del sistema di editing genomico CRISPR, che, unita al crRNA e al DNA, apre la strada a metodiche di modifica genetica più efficienti.
Parlando di rivoluzioni tecnologiche, l’impresa di OpenAI con ChatGPT ha riscritto le regole dell’Internet, ma il suo successo si appoggia sul lavoro pionieristico di Google Brain e la sua architettura Transformer, che costituisce la base per i modelli linguistici come GPT-3.5 e GPT-4.
Anche AlphaFold si basa sui Transformer, che hanno rivoluzionato il campo dell’apprendimento automatico dal loro debutto nel 2017. Il team di AlphaFold ha sviluppato una nuova variante di Transformer, l’Invariant Point Attention (IPA), per operare con le strutture tridimensionali.
AlphaFold ha già trovato applicazioni pratiche nel design di vaccini, nella ricerca sul cancro, nel COVID-19, nella terapia genica, e oltre. Non solo, ma DeepMind ha utilizzato AlphaFold per aiutare il Center for Enzyme Innovation dell’Università di Portsmouth a progettare enzimi in grado di degradare la plastica più efficacemente, un contributo significativo nella lotta contro l’inquinamento da plastica.
Con l’apertura del codice sorgente di AlphaFold da parte di Google, la tecnologia è ora accessibile a molteplici enti, aprendo la strada a innovazioni capaci di trasformare la salute e l’ambiente a livello globale.