周三,诺贝尔化学奖授予了三位科学家,他们的发现展示了先进技术(包括人工智能)在预测蛋白质形状、作为生命化学工具以及发明新蛋白质方面的潜力。
获奖者是:谷歌DeepMind的德米斯·哈萨比斯(Demis Hassabis)和约翰·乔普(John Jumper),他们使用AI预测了数百万种蛋白质的结构;以及华盛顿大学生物化学教授大卫·贝克(David Baker),他使用计算机软件发明了一种新的蛋白质。诺贝尔化学委员会成员约翰·阿奎斯特(Johan Aqvist)在周三表示:“今年获奖者的成果是巨大的。为了了解蛋白质如何工作,你需要知道它们的形状,而这正是今年的获奖者所做的。”
本周已是第二次颁发涉及人工智能的奖项,突显了这项技术在科学研究中日益重要的地位。委员会表示,哈萨比斯和乔普使用他们的AI模型AlphaFold2计算了所有人类蛋白质的结构。委员会还表示,研究人员“还预测了迄今为止在绘制地球生物时发现的几乎所有2亿种蛋白质的结构”。
哈萨比斯和乔普是谷歌DeepMind公司中央AI实验室的团队成员。该实验室的AI技术可以快速可靠地预测蛋白质和酶的物理形状——这些微观机制驱动着病毒、细菌、人体及其他所有生物的行为。蛋白质最初是由化学化合物组成的链状结构,然后扭曲折叠成三维形状,这些形状决定了它们的功能。在AlphaFold问世之前,科学家们通常需要花费数月甚至数年的时间来确定单个蛋白质的确切形状。当谷歌团队在2020年推出这项技术时,许多科学家认为这样的突破仍需数年才能实现。科学家们已经努力了50多年,试图解决所谓的“蛋白质折叠问题”。
阿奎斯特说:“贝克打开了一个全新的蛋白质结构世界,这是以前从未见过的。”2003年,委员会指出,贝克“成功设计了一种全新的蛋白质,这只能被描述为非凡的发展。”他的研究小组“创造了一个又一个富有想象力的蛋白质,包括可以用作药物、疫苗、纳米材料和微型传感器的蛋白质。”贝克的蛋白质已成为几种潜在医疗治疗的基础,例如用于新冠的抗病毒鼻喷雾和用于乳糜泻的药物。他还共同创立了20多家生物技术公司。
快速AI技术
谷歌科学家德米斯·哈萨比斯和约翰·乔普的AI实验室技术AlphaFold可以在几小时甚至几分钟内精确预测单个蛋白质的形状。生化学家们利用它加速了药物的发现,它还可以带来新的生物工具,例如高效分解塑料瓶并将其转化为可回收材料的酶。大卫·贝克的研究小组生产了可以用作药物、疫苗、纳米材料和微型传感器的蛋白质。
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