Le nuove proteine prodotte da Intelligenze Artificiali

Una svolta nella progettazione di nuovi farmaci: l’Intelligenza Artificiale ha generato nuove proteine che potranno rivelarsi utilissime in ambito medico

 di Giordana Fauci

Un gruppo di scienziati ha appena concluso un importante studio, evidenziando enormi progressi per la creazione di nuovi farmaci per il trattamento di malattie finora incurabili: i risultati sono stati resi noti dalla rivista Nature Biotechnology, che ha ampiamente spiegato in che modo è stato possibile giungere alla creazione di nuove proteine non esistenti in natura grazie alla Intelligenza Artificiale (AI).

Dunque, i prodigi dell’Intelligenza Artificiale non smettono di stupire!

Del resto, l’AI non ignora i principi-base della biologia.

Perciò, nel corso di questo studio, si è riusciti a generare nuove molecole dal nulla, ovvero enzimi artificiali perfettamente funzionanti.

L’importante progetto scientifico è stato seguito da un gruppo di ricercatori dell’Università della California a San Francisco e dall’Azienda Salestorce Research.

Nei test, eseguiti più volte in laboratorio, si è avuto modo di constatare che   alcune di queste molecole hanno continuato a funzionare perfettamente, allo stesso modo di quelle esistenti in natura.

Anzi! Quelle stesse molecole hanno funzionato finanche quando le loro sequenze di aminoacidi, artificialmente create, hanno differito non poco rispetto alle proteine naturali già note.

La pubblicazione della rivista Nature Biotechnology ha reso noto che la nuova tecnologia è stata denominata ProGen e non potrà non accelerare significativamente la creazione di nuove proteine che saranno usate in molteplici campi: in primis nella progettazione di nuovi farmaci, senza dimenticare altri ambiti, quali, ad esempio, quello della plastica degradante.

Uno dei massimi autori dello studio, il Dottor James Fraser ha riferito che: “I modelli artificiali funzionano meglio di quelli ispirati al processo evolutivo. Ora abbiamo la possibilità di ottimizzare la generazione di queste proprietà per ottenere effetti specifici. Ad esempio, progettare un enzima che è incredibilmente trasformabile, perché predilige gli ambienti acidi e non interagisce con altre proteine…”.

Gli scienziati hanno dato avvio a questo rivoluzionario studio partendo da un modello di Intelligenza Artificiale creato per replicare il linguaggio e, tramite il machine learning, hanno fornito una sequenza di aminoacidi provenienti da 280 milioni di proteine diverse, di modo che il sistema le apprendesse e sapesse identificare almeno 56 mila sequenze di lisozimi.

Il sistema, invece, è riuscito a generare oltre 100 nuove sequenze artificiali che sono state, poi, testate in base alla somiglianza con proteine naturali.

Per la precisione, i ricercatori hanno selezionato 5 sequenze artificiali che sono state messe a confronto con un enzima presente nell’albume dell’uovo di gallina, chiamato lisozima Hewl e la cui attività è simile a proteine che si trovano nelle lacrime, nella saliva e nel latte ed il cui compito è la difesa da batteri e funghi.

A seguito di successive analisi, è così emerso che due degli enzimi artificiali sono stati in grado di contrastare i batteri con un’attività paragonabile proprio al lisozima Hewl.

Le due sequenze, a dire il vero, erano identiche alla proteina già nota in natura, rispettivamente per il 90% e 70%.

Tuttavia, in sperimentazioni successive, lo stesso team ha scoperto che i due enzimi artificiali continuavano a svolgere la stessa attività del lisozima Hewl anche quando solo il 314% della loro sequenza somigliava  a qualsiasi altra proteina naturale conosciuta.

Non solo: l’Intelligenza Artificiale è stata in grado di comprendere come dovranno essere modellati gli enzimi studiando i dati grezzi della sequenza.

In effetti, misurate con la cristallografia a raggi X, le strutture atomiche delle proteine artificiali erano esattamente come avrebbero dovuto essere, anche se le sequenze non erano state mai viste prima.

Ali Madani, uno dei principali ricercatori, non ha potuto fare a meno di esprimere la sua soddisfazione, affermando che “la capacità di generare proteine funzionali da zero dimostra che stiamo entrando in una nuova era della progettazione delle proteine. Si tratta di un nuovo strumento, a dir poco versatile, di cui potranno disporre gli ingegneri proteici…”.

Le applicazioni terapeutiche che ne conseguiranno saranno a dir poco prodigiose: non ci resta altro da fare se non attendere gli sviluppi di questo rivoluzionario studio.