AlphaFold 3 可以预测所有生命分子的结构和相互作用

news2024/11/16 15:38:47

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在每个植物、动物和人类细胞内部，都有数十亿个分子机器。它们由蛋白质、DNA 等分子构成，但没有任何单一成分是独立运作的。只有了解这些分子如何在数百万种组合中相互作用，才能真正理解生命的运作过程。

近期发布在《Nature》杂志上的一篇论文中，我们介绍了 AlphaFold 3，这是一种革命性的模型，能够以前所未有的精确度预测所有生命分子的结构和相互作用。在预测蛋白质与其他分子类型的相互作用时，与现有预测方法相比，我们至少提高了 50% 的准确度，而在一些关键的交互类型上，预测准确性翻了一倍。

我们希望 AlphaFold 3 能够帮助我们更深入地了解生物世界并推动药物发现。科学家可以通过我们新推出的 AlphaFold 服务器免费使用其大部分功能，这是一个易于使用的研究工具。为了进一步开发 AlphaFold 3 在药物设计方面的潜力，Isomorphic Labs 正与制药公司合作，将其应用于现实世界的药物设计挑战，最终为患者开发出改变生命的新疗法。

我们新的模型基于 2020 年取得蛋白质结构预测突破的 AlphaFold 2。目前，全球数百万研究人员已利用 AlphaFold 2 在疟疾疫苗、癌症治疗和酶设计等领域取得了新发现。AlphaFold 已被引用超过 2 万次，其科学影响力也通过多项奖项得到了认可，最近还获得了生命科学突破奖。AlphaFold 3 进一步拓展了预测范围，不再局限于蛋白质，而是包含广泛的生物分子类型。这样的进步可能会带来更多科学变革，例如开发可再生材料、更具抗逆性的作物，以及加速药物设计和基因组学研究。

AlphaFold 3 如何揭示生命分子结构

通过一组输入的分子列表，AlphaFold 3 可以生成这些分子的三维结构，展示它们如何组合在一起。它可以对大型生物分子（如蛋白质、DNA 和 RNA）以及被称为配体的小型分子进行建模，配体包含许多药物常用的分子。此外，AlphaFold 3 还能够模拟这些分子的化学修饰，它们调控细胞的健康功能，一旦被扰乱就可能导致疾病。

AlphaFold 3 的强大能力来源于其下一代架构和涵盖所有生命分子的训练。模型的核心是改进版的 Evoformer 模块——这是 AlphaFold 2 能取得非凡成就的深度学习架构。在处理输入数据后，AlphaFold 3 使用扩散网络来组装预测结构，类似于 AI 图像生成器中的扩散过程。该过程从原子云开始，经过多步收敛到最终的、最准确的分子结构。

AlphaFold 3 在预测分子交互方面的准确性超过了所有现有系统。作为唯一能够整合所有分子结构信息的模型，它可以从整体上统一科学洞察。

Isomorphic Labs 在药物发现方面的引领作用

AlphaFold 3 为药物设计提供了新的能力，可以预测蛋白质与配体、抗体等常见药物分子的相互作用，并改变它们在人体健康和疾病中的作用方式。

AlphaFold 3 在预测蛋白质与配体、抗体与其靶标蛋白的相互作用方面达到了前所未有的精确度，在 PoseBusters 基准测试中比最佳传统方法高 50%，无需输入任何结构信息，使其成为首个在生物分子结构预测中超越基于物理方法的 AI 系统。预测抗体与蛋白质的结合对于理解人类免疫反应和设计新型抗体至关重要，而抗体正成为日益重要的治疗手段。

Isomorphic Labs 正在将 AlphaFold 3 与内部 AI 模型结合用于药物设计，无论是内部项目还是与制药合作伙伴的合作。Isomorphic Labs 正在利用 AlphaFold 3 加速并提高药物设计的成功率，帮助理解新疾病目标的研究方法，开发以前无法触及的创新方法。

AlphaFold 服务器：免费易用的研究工具

Google DeepMind 推出的 AlphaFold 服务器是目前世界上最准确的工具，能够预测蛋白质与其他细胞分子的相互作用。科学家们可以免费使用这个平台进行非商业研究，只需点击几次鼠标，生物学家就能利用 AlphaFold 3 的能力来模拟蛋白质、DNA、RNA 以及一系列配体、离子和化学修饰分子的结构。

AlphaFold 服务器帮助科学家提出新的假设，加速实验流程并推动创新。无论研究者的计算资源或机器学习专业知识如何，该平台都能为他们提供一个生成预测的可及途径。

负责任地分享 AlphaFold 3 的力量

每次发布 AlphaFold，我们都会努力了解技术的广泛影响，与研究和安全社区通力合作。我们采取以科学为导向的方法，进行了广泛的评估以降低潜在风险并分享其对生物学和人类的普遍益处。

基于我们在 AlphaFold 2 上的外部咨询，我们现已与 50 多位领域专家及第三方专业机构合作，涵盖生物安全、研究和产业等领域，以了解各代 AlphaFold 模型的潜力和风险。我们还在 AlphaFold 3 发布前参加了社区论坛和讨论。

AlphaFold 服务器体现了我们分享 AlphaFold 成果的承诺，其中包括我们免费开放的 2 亿个蛋白质结构数据库。我们还将与 EMBL-EBI 合作扩展我们的免费 AlphaFold 在线课程，并与全球南方组织合作，为科学家提供加速采用和研究的工具，包括在被忽视的疾病和粮食安全等资金不足的领域。我们将继续与科学界和政策制定者合作，负责任地开发和部署 AI 技术。