AlphaProteo가 생물학 및 건강 연구를 위한 새로운 단백질을 생성함
- 새로운 AI 시스템이 목표 분자에 성공적으로 결합하는 단백질을 설계하여 약물 설계, 질병 이해 등에서 잠재력을 가짐
- 모든 생물학적 과정은 단백질이라는 분자 간의 상호작용에 의존함
- AlphaFold와 같은 단백질 구조 예측 도구는 단백질 상호작용에 대한 통찰력을 제공하지만, 새로운 단백질을 생성하여 이러한 상호작용을 직접 조작할 수는 없음
- 과학자들은 목표 분자에 성공적으로 결합하는 새로운 단백질을 생성할 수 있음
- 이러한 결합체는 약물 개발, 세포 및 조직 이미징, 질병 이해 및 진단, 해충 저항성 작물 개발 등 다양한 연구에 도움을 줄 수 있음
- 최근 기계 학습 접근 방식은 큰 진전을 이루었지만, 여전히 많은 실험적 테스트가 필요함
AlphaProteo 소개
- AlphaProteo는 생물학 및 건강 연구를 위한 새로운 고강도 단백질 결합체를 설계하는 첫 번째 AI 시스템임
- 이 기술은 생물학적 과정에 대한 이해를 가속화하고 새로운 약물 발견, 바이오센서 개발 등에 도움을 줄 수 있음
- AlphaProteo는 암 및 당뇨병 합병증과 관련된 VEGF-A를 포함한 다양한 목표 단백질에 대한 새로운 단백질 결합체를 생성할 수 있음
- AlphaProteo는 실험적 성공률이 높고 기존 방법보다 3배에서 300배 더 나은 결합 친화성을 가짐
단백질 결합의 복잡한 방법 학습
- 단백질 결합체를 설계하는 것은 시간 소모적이며 여러 번의 실험실 작업이 필요함
- AlphaProteo는 Protein Data Bank(PDB)와 AlphaFold에서 예측된 1억 개 이상의 구조로부터 학습함
- 목표 분자의 구조와 선호하는 결합 위치를 제공하면 AlphaProteo는 해당 위치에 결합하는 후보 단백질을 생성함
중요한 단백질 결합 목표에 대한 성공 시연
- AlphaProteo는 다양한 목표 단백질에 대한 결합체를 설계함
- 실험실 테스트에서 7개의 목표 단백질에 대해 AlphaProteo가 생성한 후보 단백질이 강하게 결합함
- BHRF1 바이러스 단백질에 대해 88%의 후보 분자가 성공적으로 결합함
- TrkA 목표에 대해 AlphaProteo의 결합체는 기존 최상의 결합체보다 더 강함
결과 검증
- AlphaProteo의 결합체는 Francis Crick Institute의 연구 그룹에 의해 검증됨
- SC2RBD 결합체는 SARS-CoV-2와 일부 변종의 세포 감염을 방지함
- AlphaProteo는 초기 실험 시간을 크게 단축할 수 있음
- 그러나 TNFɑ 목표에 대한 결합체 설계에는 실패함
- AlphaProteo의 기능을 개선하고 확장할 계획임
단백질 설계의 책임 있는 개발을 향하여
- 단백질 설계는 질병 원인 이해, 진단 테스트 개발 가속화, 지속 가능한 제조 공정 지원, 환경 오염물 제거 등 과학 발전에 큰 잠재력을 가짐
- 생물 보안 위험을 고려하여 외부 전문가와 협력하여 책임 있는 개발을 진행 중임
- AlphaProteo의 성공률과 친화성을 개선하고, 설계 문제의 범위를 확장하며, 다양한 학문 분야의 연구자들과 협력하여 포괄적인 단백질 설계 제공을 목표로 함
GN⁺의 정리
- AlphaProteo는 생물학 및 건강 연구를 위한 새로운 단백질 결합체를 설계하는 AI 시스템임
- 이 기술은 약물 개발, 질병 이해 및 진단 등 다양한 연구에 큰 도움을 줄 수 있음
- AlphaProteo는 기존 방법보다 높은 성공률과 결합 친화성을 자랑함
- 그러나 일부 목표 단백질에 대한 결합체 설계에는 한계가 있음
- AlphaProteo의 기능을 지속적으로 개선하고 확장할 계획임