Gli scienziati usano l’intelligenza artificiale per creare proteine luminose e simulare 500 milioni di anni di evoluzione. Un nuovo modello di intelligenza artificiale consente sviluppi rivoluzionari nella creazione di nuove proteine, superando i limiti di quelle presenti in natura.
Un’innovazione nella sintesi proteica
Gli scienziati statunitensi hanno sviluppato il modello EvolutionaryScale Model 3 (ESM3) per sintetizzare una nuova proteina fluorescente chiamata esmGFP. Questa proteina condivide solo il 58% del suo materiale con la proteina naturale più vicina, tagRFP, dimostrando la capacità dell’IA di generare sequenze innovative.
Le proteine fluorescenti, utilizzate da alcuni organismi oceanici per emettere luce, sono fondamentali nella medicina e nella biotecnologia come marcatori biologici. Ora, grazie all’intelligenza artificiale, è possibile progettare proteine con nuove funzionalità.
Il potenziale dell’IA nella biologia
Secondo lo studio pubblicato su Science, più di tre miliardi di anni di evoluzione hanno generato un complesso sistema biologico codificato nello spazio delle proteine naturali. I ricercatori hanno dimostrato che i modelli di intelligenza artificiale, addestrati su enormi dataset di sequenze evolutive, possono creare proteine funzionali completamente nuove.
ESM3 è stato addestrato su:
- 3,15 miliardi di sequenze proteiche
- 236 milioni di strutture proteiche
- 539 milioni di annotazioni proteiche
Questo modello funziona in modo simile ai modelli di linguaggio come ChatGPT: analizza un vasto database e genera nuove sequenze proteiche basandosi su schemi evolutivi già esistenti.
L’evoluzione artificiale delle proteine
I ricercatori spiegano che le proteine esistono in uno “spazio organizzato”, dove ogni proteina è collegata a un’altra da mutazioni. L’intelligenza artificiale può esplorare questo spazio per creare percorsi evolutivi alternativi che la natura non ha seguito.
Hanno scelto la fluorescenza come funzionalità di test perché è difficile da ottenere, ma facile da misurare. Questo permette di valutare con precisione l’efficacia delle proteine sintetizzate.
Applicazioni future
Il metodo deve ancora essere testato in applicazioni concrete, ma gli scienziati sperano di impiegarlo presto per sviluppare proteine per la medicina, la bioingegneria e altri settori scientifici.
In definitiva, questa tecnologia potrebbe rivoluzionare la biologia sintetica, permettendo la creazione di proteine completamente nuove con proprietà mai viste prima, aprendo la strada a scoperte senza precedenti.
