ИИ-инструмент EVOLVEpro создаёт «лучшие, быстрые и сильные» белки

Исследователи из Mass General Brigham и Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) разработали инструмент искусственного интеллекта EVOLVEpro, который может стать прорывом в белковой инженерии. В статье, опубликованной в Science, команда продемонстрировала способность инструмента делать белки более стабильными, точными и эффективными, применив его для инженерии шести белков с разным назначением.

Как работает EVOLVEpro

Инструмент использует модели белкового языка (Protein Language Models, PLMs), которые изучают «грамматику» белков, анализируя последовательности из обширных геномных баз данных. EVOLVEpro действует как слой поверх существующих моделей, позволяя более осмысленно предлагать улучшенные белковые последовательности в соответствии с задачей учёного.

Ключевые результаты применения

Исследователи применили EVOLVEpro к шести белкам и получили значительные улучшения их функций:

• Два моноклональных антитела стали связываться с мишенью до в 30 раз эффективнее.
• Миниатюрная нуклеаза CRISPR стала в 5 раз эффективнее вносить генетические изменения.
• Прайм-редактор (prime editor) стал в 2 раза лучше вставлять последовательности в разные участки генома.
• Интеграза Bxb1 стала в 4 раза эффективнее вставлять ДНК в клетки.
• РНК-полимераза T7 стала в 100 раз точнее копировать РНК, что критически важно для производства мРНК-терапий и вакцин.

Перспективы и значение

«Сила такого инструмента в том, что мы не ограничены эволюцией. Используя ИИ, мы можем оптимизировать белок, чтобы он стал лучше в любом необходимом нам аспекте», — отметил соавтор работы Омар Абудейе. Приложения «дизайнерских белков» варьируются от создания более точных антител для лечения аутоиммунных заболеваний или рака до более эффективных вакцин и могут выходить за рамки медицины — например, к созданию более питательных сельскохозяйственных культур или культур, поглощающих больше CO₂ из атмосферы.

Исследователи считают, что это лишь начало для EVOLVEpro, и технология знаменует новую эру, когда белки можно проектировать не только по образцу природы, но и для решения задач, с которыми она никогда не сталкивалась.