AI正在推动智能生命科学大踏步地向前发展。4月21日,未来论坛主办的“2022理解未来科学讲座”上,AI蛋白质设计平台公司分子之心(MoleculeMind)创始人兼首席科学家许锦波教授发表演讲,并与中国工程院院士、鹏城实验室主任高文教授,未来论坛理事、北京大学李兆基讲席教授谢晓亮展开对话,探讨智能生命科学的未来发展趋势。
许锦波教授(左上)与高文教授(中)、谢晓亮教授(右上)展开对话
许锦波教授认为,未来十年,AI驱动的智能生命科学将迎来巨大的发展机会,一方面AI已被验证对蛋白质结构预测价值巨大,大分子预测、优化、设计将有大的提升,用于治疗疾病及推动社会生产进步,另一方面,AI也将会用于预测基因变异跟疾病的关系,提高人类的生命质量。
许锦波教授是AI蛋白质领域的顶级计算生物学家,他深耕蛋白质领域20余年,被业界誉为“AI蛋白质折叠技术奠基人”。蛋白质结构预测难题已经困扰了科学家几十年,直到最近几年,用AI预测蛋白质结构取得了重大的突破,并获得了前所未有的关注。2021年,全球科学家两大顶级期刊《科学》、《自然》都将其列为当年的十大科学突破,《麻省理工科技评论》也将其纳入“2022年十大突破性技术“榜单。
这些重大突破的源头,来自许锦波教授2016年的一项研究成果——RaptorX-Contact方法。他在全球首次证明了深度学习方法可以大幅度提高蛋白质结构预测的精度,90%的蛋白质形状正确预测成为可能,甚至有50-60%的高分辨率预测,在此基础上,分子生物学界的研究范式从基于序列的研究转向基于结构的研究,进而促进了基于结构的药物发现和设计,提高了蛋白质从头设计的效率。
2020年,谷歌旗下DeepMind公司开发的AlphaFold2算法在蛋白质结构预测方面取得突破,也正是基于这一方法。
许锦波认为,AI将持续对生命科学带来巨大的帮助。一方面生命科学已经走进“大数据阶段”,可以产生AI所需的海量数据,另一方面,生命科学十分复杂,较难用简单的理论或数学公式来描述生命现象。而AI恰好擅长描述各种变量之间的复杂关系。
随着AI与蛋白质结构、功能的预测和设计结合愈加深入,相关产业中的应用空间也在逐渐打开。例如,通过AI对蛋白质结构和功能进行预测,可以帮助人们深入了解包括癌症、遗传病等诸多顽疾的发病机理,进而找到治疗更精准的路径;同时,借助AI进行蛋白质优化,还可以极大地提升大分子药物的研发效率、降低成本,而大分子药物因功效普遍较化学药更高且毒副作用小,近年来得到医疗产业界越来越多的关注。除了医疗产业以外,蛋白质可用作为诸如酶和激素之类的生物催化剂,在食品、化工、能源、环境工程等诸多领域有有着广泛的应用,因此AI蛋白质设计在这些领域的想象力同样巨大。
“产学研用”一体化也是许锦波教授推崇的智能生命科学发展路径。近日,他宣布成立AI蛋白质设计平台公司“分子之心(MoleculeMind)”,在国内组建了一支拥有全球顶尖计算生物专家的专业团队,并与国家级生命科学实验室合作,针对AI蛋白质预测与设计开展科研攻关和工业应用。分子之心还推出了一个拥有自主知识产权的AI大分子优化与设计平台“MoleculeOS”,运用数据驱动的深度学习方法,帮助行业专家快速识别和产生最合适的蛋白质,快速将实验室研究成果规模化投射到工业级应用。其既可用于多肽、抗体、酶和小蛋白的研究和设计,将大分子创新药的研发变成可预测、可编程,为药物研发全流程提效,也可灵活且广泛地应用于化学、材料、工业、农业等领域的蛋白质优化与设计。（生物谷 Bioon）
