2021年，當(dāng)AlphaFold剛剛面世時，生物物理學(xué)家、西湖大學(xué)校長施一公曾告訴 DeepTech：“依我之見，這是人工智能對科學(xué)領(lǐng)域最大的一次貢獻(xiàn)，也是人類在 21 世紀(jì)取得的最重要的科學(xué)突破之一。”幾年后的2024年，Google DeepMind的CEO兼聯(lián)合創(chuàng)始人Demis Hassabis以及DeepMind高級研究員John Jumper憑借AlphaFold與他人共同分享2024年諾貝爾化學(xué)獎。
蛋白質(zhì)是有機體內(nèi)細(xì)胞的關(guān)鍵構(gòu)成部分，也被稱為支撐生命正常運轉(zhuǎn)的基石。它具有一定的形狀和空間結(jié)構(gòu)，且形狀與功能之間有密切的聯(lián)系。因此，只有深入了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，才能更好地掌握原理和功能，進一步推動生物科學(xué)的發(fā)展。以前，研究人員需要付出幾個月或幾年的時間和精力，才能弄清蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。如今，在AlphaFold的幫助之下幾秒鐘內(nèi)就能完成。
自推出以來，AlphaFold已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。近日，在Google 舉行的媒體分享會上，來自Google DeepMind 的產(chǎn)品經(jīng)理 Dhavi Patel展示了AlphaFold 在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測及生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
據(jù)悉，AlphaFold 在全球 190 多個國家擁有超過 250 萬用戶，在亞太地區(qū)的用戶總數(shù)已突破 100 萬占全球用戶總量的三分之一以上。從基礎(chǔ)研究到實際應(yīng)用，AlphaFold 展現(xiàn)出人工智能技術(shù)對生命科學(xué)的深遠(yuǎn)影響。2024 年 10 月，AlphaFold 獲得諾貝爾化學(xué)獎，充分彰顯了其在科學(xué)界的重大價值。據(jù)統(tǒng)計，AlphaFold 的普及應(yīng)用已潛在地節(jié)省了數(shù)百萬美元的科研經(jīng)費，同時極大的縮短了科研時間。
Dhavi Patel 在會上分享了 AlphaFold 的研發(fā)歷程與核心理念。蛋白質(zhì)作為生命活動的核心執(zhí)行者，其三維結(jié)構(gòu)解析曾是一項耗時費力的工作。以人類血紅蛋白為例，科學(xué)家花費了 20 年時間才確定其結(jié)構(gòu)。AlphaFold 的出現(xiàn)徹底改變了這一局面，僅需輸入氨基酸序列，便能在幾分鐘內(nèi)生成準(zhǔn)確、高質(zhì)量的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測。2020 年，AlphaFold2 在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測國際競賽 CASP 中達(dá)到原子級別的準(zhǔn)確度，預(yù)測結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與實驗確定的結(jié)構(gòu)非常接近被組委會認(rèn)定為解決了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測問題。2021 年，谷歌 DeepMind 與歐洲生物信息學(xué)研究所合作，免費開放了包含 2 億種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（覆蓋了幾乎所有已知的蛋白質(zhì)序列）的數(shù)據(jù)庫。
AlphaFold 的應(yīng)用已滲透至多個重要領(lǐng)域。在糧食安全方面，研究人員利用 AlphaFold 解析水稻磷酸化相關(guān)蛋白結(jié)構(gòu)，為培育抗旱抗病水稻品種提供了關(guān)鍵支持，直接助力聯(lián)合國"零饑餓"目標(biāo)；
在生態(tài)保護領(lǐng)域，研究者通過 AlphaFold 首次建模蜜蜂關(guān)鍵免疫蛋白 Vitellogenin，將原本需要數(shù)年的研究周期縮短至數(shù)日，這一成果還可延伸至青蛙、海龜?shù)葹l危物種的保護研究；
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，來自新加坡科技研究局代表介紹了他們是如何借助 AlphaFold 揭示了帕金森病患者體內(nèi) STIP1 蛋白與異?？贵w的相互作用機制，為疾病早期診斷提供了新思路。
在中國，已有超過 432 萬名科研人員使用 AlphaFold 數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用場景涵蓋蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測、模型優(yōu)化及折疊路徑研究等多個領(lǐng)域。
AlphaFold 3 則將預(yù)測范圍擴展至蛋白質(zhì)、DNA、RNA、配體及離子。為方便科研人員使用，AlphaFold Server平臺可以讓用戶可通過簡單操作在幾分鐘內(nèi)獲得所需分子的結(jié)構(gòu)預(yù)測。目前，AlphaFold 已經(jīng)幫助數(shù)百萬研究人員解答了生物學(xué)領(lǐng)域的緊迫問題，涵蓋抗瘧疾疫苗開發(fā)、塑料降解酶設(shè)計等前沿課題。當(dāng)全球研究人員越來越多地使用這一強大工具時，人類可能會在理解和治療疾病方面取得前所未有的進展。
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