Het lukte wetenschapper Ali Madani onlangs om AI-systeemeiwitten te ontwikkelen die in de praktijk werken. Twee kunstmatige eiwitten bleken namelijk in staat om bacteriën te doden. Dat is de baanbrekende uitkomst van nieuw onderzoek naar eiwitontwerp en -engineering. Het AI-systeem dat hierbij werd gebruikt, werkt opvallend genoeg op dezelfde manier als AI die teksten genereert zoals Chat GPT.
Het ontwerp van de slimme eiwitten die bacteriën kunnen doden gebeurde door het AI-systeem ProGen. Dit is een taalmodel dat eiwitsequenties kan genereren, vergelijkbaar met het creëren van correcte taal over diverse onderwerpen zoals ChatGPT dat doet.
AI-model
Het AI-model werd getraind met op 280 miljoen eiwitsequenties van meer dan 19.000 families en aangevuld met controletags die eiwiteigenschappen specificeren. Het baanbrekende onderzoek is gedaan door Ali Madani, AI-expert bij het biotechnologiebedrijf Profluent in Californië en werd gepubliceerd in Nature. De wetenschapper was zelf verrast dat er al direct bacteriedodende eiwitten werden gevonden, terwijl ze er nog niet zoveel hadden getest.
Ali Madani: “Kunstmatige eiwitten ontwikkeld met AI, blijken net zo goed te werken als natuurlijke eiwitten. We zien zelfs dat de kunstmatige eiwitten een vergelijkbare efficiëntie hebben als een hoogontwikkeld natuurlijk eiwit. Uiteindelijk werden vijf antibacteriële eiwitsequenties getest waarvan er twee dus in levende cellen bleken te werken.”
Kunstmatige eiwitten
Met ProGen kunnen in principe miljoenen nieuwe eiwitten worden ontworpen. De eerste run van honderd kunstmatige eiwitten is inmiddels onderzocht. Uiteindelijk bleken twee van de kunstmatige enzymen in staat om de celwanden van bacteriën af te breken. Ofwel: kunstmatige eiwitten blijken daadwerkelijk te werken in de praktijk. Een baanbrekend inzicht dat in de toekomst mogelijkheden biedt voor de ontwikkeling van innovatieve medicatie.
Moleculen ontwerpen met AI
Met een vergelijkbare AI-methodiek kunnen bijvoorbeeld ook eventueel nieuwe moleculen worden ontwikkeld, die ingezet worden om moderne medicatie te maken. Voor het zover is, zullen die moleculen en de bijbehorende medicijnen moeten worden getest en goedgekeurd, en daar zal nog de nodige tijd overheen gaan. Maar zeker is dat deze innovatieve ontwerpmethode van eiwit totaal nieuwe perspectieven opent voor de medische wereld.
Ook in Nederland wordt er druk gewerkt aan het ontwikkelen van medicatie met behulp van AI. Farmaceutisch wetenschapper Xuhan Liu van Universiteit Leiden heeft bijvoorbeeld met behulp van kunstmatige intelligentie methoden ontwikkeld, die kunnen helpen bij het sneller en goedkoper ontwerpen van medicijnen. Om nieuwe geneesmiddelen te ontwikkelen, zijn hoe dan ook moleculen nodig die aan een doelwit, vaak een eiwit, kunnen binden. Vergelijk het met een sleutel die op een slot past.
