Το σύστημα ab initio βιομοριακής δυναμικής με τεχνητή νοημοσύνη (AI2BMD) της Microsoft σηματοδοτεί μια θεμελιώδη αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες προσεγγίζουν την ανακάλυψη φαρμάκων και την έρευνα πρωτεϊνών. Η τεχνολογία, που αναπτύχθηκε μέσα από μια τετραετή ερευνητική προσπάθεια και δημοσιεύθηκε στο Nature, γεφυρώνει ένα κρίσιμο κενό στις δυνατότητες βιομοριακής προσομοίωσης.
Οι παραδοσιακές προσεγγίσεις προσομοίωσης πρωτεϊνών αντιμετώπιζαν ένα επίμονο δίλημμα: οι κλασικές προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής είναι γρήγορες αλλά στερούνται χημικής ακρίβειας, ενώ οι μέθοδοι κβαντικής χημείας προσφέρουν ακρίβεια αλλά δεν μπορούν να εφαρμοστούν σε μεγάλα βιομόρια. Το AI2BMD λύνει αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιώντας ένα καινοτόμο σχήμα κατακερματισμού πρωτεϊνών σε συνδυασμό με πεδία δυνάμεων βασισμένα στη μηχανική μάθηση.
Το σύστημα μπορεί να προσομοιώσει αποδοτικά πρωτεΐνες με περισσότερα από 10.000 άτομα σε ακρίβεια ab initio (πρώτων αρχών), μειώνοντας τον υπολογιστικό χρόνο κατά αρκετές τάξεις μεγέθους σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους. Αυτό το επίτευγμα επιτρέπει στους ερευνητές να παρατηρούν τη δίπλωση, αποδίπλωση και αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών με πιθανούς φαρμακευτικούς παράγοντες με τρόπους που προηγουμένως ήταν αδύνατοι.
Το AI2BMD έχει ήδη αποδείξει την πρακτική του αξία σε πραγματικές εφαρμογές. Το 2023, κατέκτησε την πρώτη θέση στον παγκόσμιο διαγωνισμό Global AI Drug Development, προβλέποντας με ακρίβεια μια χημική ένωση που δεσμεύεται στην κύρια πρωτεάση του SARS-CoV-2. Η Microsoft Research έχει επίσης συνεργαστεί με το Global Health Drug Discovery Institute, που ιδρύθηκε από το Ίδρυμα Gates, για να αξιοποιήσει αυτή την τεχνολογία στον σχεδιασμό φαρμάκων για ασθένειες που πλήττουν χώρες με χαμηλό και μεσαίο εισόδημα.
Η ικανότητα του συστήματος να πραγματοποιεί εξαιρετικά ακριβή εικονική αξιολόγηση υποψηφίων φαρμάκων μεταμορφώνει τα χρονοδιαγράμματα της φαρμακευτικής έρευνας. Εργασίες που παλαιότερα απαιτούσαν χρόνια μπορούν πλέον να ολοκληρωθούν σε μήνες, επιταχύνοντας δυνητικά λύσεις για επείγουσες παγκόσμιες προκλήσεις υγείας όπως η φυματίωση και οι αναδυόμενες ιογενείς απειλές.
Στο πλαίσιο της ευρύτερης πρωτοβουλίας AI for Science της Microsoft, το AI2BMD αποτελεί παράδειγμα του πώς η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να μάθει όχι μόνο την ανθρώπινη γλώσσα, αλλά και τη γλώσσα της φύσης—συμπεριλαμβανομένων μορίων, πρωτεϊνών και βιολογικών συστημάτων—για να αντιμετωπίσει τις πιο πιεστικές επιστημονικές προκλήσεις της ανθρωπότητας.