Ένζυμα που σχεδιάστηκαν από τεχνητή νοημοσύνη υπόσχονται επανάσταση στη βιοτεχνολογία

Νέα ένζυμα που καταλύουν αντιδράσεις πολλαπλών σταδίων δημιουργήθηκαν από το μηδέν με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης, μια εξέλιξη που δείχνει να ανοίγει νέες προοπτικές για τη βιοτεχνολογία, τη φαρμακευτική και τη χημική βιομηχανία.

«Πρόκειται για ορόσημο στη μηχανική ενζύμων. Δείχνει ότι είναι πλέον δυνατό να σχεδιάζουμε ένζυμα» σχολίασε στον δικτυακό τόπο του Nature ο Χουιμίν Τσάο του Πανεπιστημίου του Ίλινοϊ στο Ουρμπάνα-Σαμπέιν, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.

Νέα ένζυμα είχαν δημιουργηθεί και στο παρελθόν με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης, συχνά όμως σκόνταφταν σε χημικές αντιδράσεις που απαιτούν πολλά ενδιάμεσα βήμσατα.

Η ομάδα της Άνα Λάουκο, ερευνήτριας του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ, αρχικά χρησιμοποίησε το λογισμικό τεχνητής νοημοσύνης RFdiffusion που έχει αναπτυχθεί ειδικά για τον σχεδιασμό ενζύμων.

Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που δρουν ως καταλύτες και επιταχύνουν συγκεκριμένες χημικές αντιδράσεις (Wikimedia Commons)

Οι προτάσεις του μοντέλου αξιολογήθηκαν από ένα δεύτερο σύστημα τεχνητής νοημοσύνης, ένα νευρωνικό δίκτυο με την ονομασία PLACER, το οποίο προσομοιώνει τη συμπεριφορά των επιμέρους ατόμων που εμπλέκονται στην ενζυματική δράση.

Τελικό αποτέλεσμα είναι μια σειρά ενζύμων που καταλύουν την «υδρόλυση της λυσίνης», μια χημική αντίδραση τεσσάρων σταδίων που παίζει σημαντικό ρόλο σε μια πληθώρα βιολογικών διεργασιών, από την πήξη του αίματος μέχρι την πέψη των τροφών και τον μεταβολισμό. Τα νέα ένζυμα είναι 60.000 φορές πιο αποτελεσματικά σε σχέση με προηγούμενες προσπάθειες, αναφέρουν οι ερευνητές στο περιοδικό Science.

Παρόλα αυτά, τα νέα ένζυμα δεν είναι ακόμα εξίσου αποτελεσματικά με τα φυσικά αντίστοιχά τους. Η μελέτη ωστόσο ανοίγει τον δρόμο για τον σχεδιασμό ενζύμων που καταλύουν νέες αντιδράσεις που δεν υπάρχουν στη χρήση.

Δεδομένου ότι τα ένζυμα χρησιμοποιούνται σήμερα σε μια πληθώρα εφαρμογών, από τα απορρυπαντικά ρούχων μέχρι τη σύνθεση φαρμάκων, οι προοπτικές μοιάζουν απεριόριστες.