Un nuevo modelo de IA desarrollado por Google DeepMind e Isomorphic Labs, predice con precisión la estructura de las proteínas, el ADN, el ARN, los ligandos y cómo interactúan entre sí. Su utilización transformará la comprensión del mundo biológico y el descubrimiento de fármacos.
Dentro de cada célula vegetal, animal y humana hay miles de millones de máquinas moleculares. Están formados por proteínas, ADN y otras moléculas, pero ninguna pieza funciona por sí sola. Sólo viendo cómo interactúan entre sí, a través de millones de tipos de combinaciones, podremos empezar a comprender verdaderamente los procesos de la vida.
En un artículo publicado en Nature , presentamos AlphaFold 3, un modelo revolucionario que puede predecir la estructura y las interacciones de todas las moléculas de la vida con una precisión sin precedentes. Para las interacciones de proteínas con otros tipos de moléculas, vemos al menos una mejora del 50% en comparación con los métodos de predicción existentes, y para algunas categorías importantes de interacción hemos duplicado la precisión de la predicción.
Esperamos que AlphaFold 3 ayude a transformar nuestra comprensión del mundo biológico y el descubrimiento de fármacos. Los científicos pueden acceder a la mayoría de sus capacidades, de forma gratuita, a través de nuestro recientemente lanzado AlphaFold Server , una herramienta de investigación fácil de usar. Para aprovechar el potencial de AlphaFold 3 para el diseño de fármacos, Isomorphic Labs ya está colaborando con compañías farmacéuticas para aplicarlo a los desafíos de diseño de fármacos del mundo real y, en última instancia, desarrollar nuevos tratamientos que cambien la vida de los pacientes.
Nuestro nuevo modelo se basa en los cimientos de AlphaFold 2, que en 2020 logró un avance fundamental en la predicción de la estructura de las proteínas . Hasta ahora, millones de investigadores en todo el mundo han utilizado AlphaFold 2 para hacer descubrimientos en áreas que incluyen vacunas contra la malaria, tratamientos contra el cáncer y diseño de enzimas. AlphaFold ha sido citado más de 20.000 veces y su impacto científico ha sido reconocido a través de numerosos premios, el más reciente el Breakthrough Prize in Life Sciences . AlphaFold 3 nos lleva más allá de las proteínas a un amplio espectro de biomoléculas. Este salto podría desbloquear una ciencia más transformadora, desde el desarrollo de materiales biorrenovables y cultivos más resilientes hasta la aceleración del diseño de fármacos y la investigación genómica.
Cómo AlphaFold 3 revela las moléculas de la vida
Dada una lista de entrada de moléculas, AlphaFold 3 genera su estructura 3D conjunta, revelando cómo encajan todas. Modela biomoléculas grandes como proteínas, ADN y ARN, así como moléculas pequeñas, también conocidas como ligandos, una categoría que abarca muchos fármacos. Además, AlphaFold 3 puede modelar modificaciones químicas de estas moléculas que controlan el funcionamiento saludable de las células y que, cuando se alteran, pueden provocar enfermedades.
Las capacidades de AlphaFold 3 provienen de su arquitectura y capacitación de próxima generación que ahora cubre todas las moléculas de la vida. En el centro del modelo se encuentra una versión mejorada de nuestro módulo Evoformer , una arquitectura de aprendizaje profundo que sustenta el increíble rendimiento de AlphaFold 2. Después de procesar las entradas, AlphaFold 3 ensambla sus predicciones utilizando una red de difusión, similar a las que se encuentran en los generadores de imágenes de IA. El proceso de difusión comienza con una nube de átomos y, a lo largo de muchos pasos, converge en su estructura molecular final, más precisa.
Las predicciones de interacciones moleculares de AlphaFold 3 superan la precisión de todos los sistemas existentes. Como modelo único que calcula complejos moleculares completos de forma holística, es excepcionalmente capaz de unificar conocimientos científicos.
Descubrimiento líder de fármacos en Isomorphic Labs
AlphaFold 3 crea capacidades para el diseño de fármacos con predicciones de moléculas comúnmente utilizadas en fármacos, como ligandos y anticuerpos, que se unen a proteínas para cambiar la forma en que interactúan en la salud y las enfermedades humanas.
AlphaFold 3 logra una precisión sin precedentes en la predicción de interacciones similares a medicamentos, incluida la unión de proteínas con ligandos y anticuerpos con sus proteínas diana. AlphaFold 3 es un 50% más preciso que los mejores métodos tradicionales en el punto de referencia PoseBusters sin necesidad de ingresar información estructural, lo que convierte a AlphaFold 3 en el primer sistema de inteligencia artificial que supera las herramientas basadas en la física para la predicción de estructuras biomoleculares. La capacidad de predecir la unión anticuerpo-proteína es fundamental para comprender aspectos de la respuesta inmune humana y el diseño de nuevos anticuerpos, una clase de terapias en crecimiento.
Utilizando AlphaFold 3 en combinación con un conjunto complementario de modelos internos de IA, Isomorphic Labs está trabajando en el diseño de fármacos para proyectos internos y con socios farmacéuticos. Isomorphic Labs está utilizando AlphaFold 3 para acelerar y mejorar el éxito del diseño de fármacos, ayudando a comprender cómo abordar nuevos objetivos de enfermedades y desarrollando formas novedosas de perseguir los existentes que antes estaban fuera de su alcance.
AlphaFold Server: una herramienta de investigación gratuita y fácil de usar
El servidor AlphaFold recientemente lanzado de Google DeepMind es la herramienta más precisa del mundo para predecir cómo las proteínas interactúan con otras moléculas en la célula. Es una plataforma gratuita que los científicos de todo el mundo pueden utilizar para investigaciones no comerciales. Con sólo unos pocos clics, los biólogos pueden aprovechar el poder de AlphaFold 3 para modelar estructuras compuestas de proteínas, ADN, ARN y una selección de ligandos, iones y modificaciones químicas.
AlphaFold Server ayuda a los científicos a formular hipótesis novedosas para probar en el laboratorio, acelerando los flujos de trabajo y permitiendo una mayor innovación. Nuestra plataforma brinda a los investigadores una forma accesible de generar predicciones, independientemente de su acceso a recursos computacionales o su experiencia en aprendizaje automático.
La predicción experimental de la estructura de las proteínas puede llevar aproximadamente la duración de un doctorado y costar cientos de miles de dólares. Nuestro modelo anterior, AlphaFold 2, se ha utilizado para predecir cientos de millones de estructuras, lo que habría requerido cientos de millones de años de investigación al ritmo actual de la biología estructural experimental.
Compartir el poder de AlphaFold 3 de manera responsable
Con cada lanzamiento de AlphaFold, hemos buscado comprender el amplio impacto de la tecnología , trabajando junto con la comunidad de investigación y seguridad. Adoptamos un enfoque basado en la ciencia y hemos realizado evaluaciones exhaustivas para mitigar los riesgos potenciales y compartir los beneficios generalizados para la biología y la humanidad.
A partir de las consultas externas que llevamos a cabo para AlphaFold 2, ahora hemos colaborado con más de 50 expertos en el campo, además de terceros especializados, en bioseguridad, investigación e industria, para comprender las capacidades de los sucesivos modelos AlphaFold y cualquier riesgo potencial. . También participamos en foros y debates de toda la comunidad antes del lanzamiento de AlphaFold 3.
AlphaFold Server refleja nuestro compromiso continuo de compartir los beneficios de AlphaFold, incluida nuestra base de datos gratuita de 200 millones de estructuras de proteínas. También ampliaremos nuestro curso educativo en línea gratuito AlphaFold con EMBL-EBI y asociaciones con organizaciones del Sur Global para equipar a los científicos con las herramientas que necesitan para acelerar la adopción y la investigación, incluso en áreas con fondos insuficientes, como las enfermedades desatendidas y la seguridad alimentaria. Continuaremos trabajando con la comunidad científica y los responsables políticos para desarrollar e implementar tecnologías de IA de manera responsable.
Abriendo el futuro de la biología celular impulsada por la IA
AlphaFold 3 lleva el mundo biológico a alta definición. Permite a los científicos ver los sistemas celulares en toda su complejidad, a través de estructuras, interacciones y modificaciones. Esta nueva ventana a las moléculas de la vida revela cómo están conectadas y ayuda a comprender cómo esas conexiones afectan las funciones biológicas, como las acciones de los medicamentos, la producción de hormonas y el proceso de reparación del ADN que preserva la salud.
Los impactos de AlphaFold 3 y nuestro servidor AlphaFold gratuito se materializarán a través de cómo empoderan a los científicos para acelerar el descubrimiento de cuestiones abiertas en biología y nuevas líneas de investigación. Recién estamos comenzando a aprovechar el potencial de AlphaFold 3 y estamos ansiosos por ver qué nos depara el futuro.
