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AI深度進入基因領域,,人類返老還童將成為可能?

2019-05-05
關鍵詞: 基因領域 AI

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  人工智能已經(jīng)深度進入基因和蛋白質(zhì)領域,,這既是醫(yī)療、藥物和生命科學與AI聯(lián)姻的一種突破,,也意味著AI在維護人們健康,、延長壽命和提高生命質(zhì)量方面有了穩(wěn)步進展。

  谷歌最新人工智能軟件阿爾法折疊(Alpha Fold),,在一項極其困難的任務中擊敗了所有對手,,成功根據(jù)基因序列預測了生命基本分子——蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。

  這意味著,,人工智能已經(jīng)深度進入基因和蛋白質(zhì)領域,,這既是醫(yī)療、藥物和生命科學與AI聯(lián)姻的一種突破,,也表明AI在維護人們健康,、延長壽命和提高生命質(zhì)量方面有了穩(wěn)步進展。

  阿爾法折疊是被設計來解析蛋白質(zhì)折疊的,。生物體和人體擁有著各種各樣的蛋白質(zhì),,它們承擔著身體各種復雜且重要的功能,從食物消化到免疫抗病,,從感覺到運動功能等,,都離不開蛋白質(zhì)。

  一個簡單的蛋白質(zhì)往往包含了數(shù)百個氨基酸,,其空間結(jié)構(gòu)的可能性就高達10的300次方個,。不只是蛋白質(zhì)中氨基酸序列決定生命現(xiàn)象和疾病,而且蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)同樣決定生理功能和疾病,,只要蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生一點錯誤,,就會誘發(fā)和導致各種疾病,如糖尿病,、帕金森癥和阿爾茨海默癥等,。

  也因此,解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)已成為基因測序后,,診斷疾病,、研發(fā)新藥和深入理解生命現(xiàn)象的一把重要鑰匙。阿爾法折疊通過人工智能算法,,在去年底的一項有98名參賽者參加的解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的競賽中贏得第一名,,獲得了43種蛋白中的25種蛋白結(jié)構(gòu)的最高分,排名第二的隊伍只有其中3個獲得了預測最高分,。

  這說明,,阿爾法折疊在解析和預測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上比較準確,。這也昭示著,對疾病的診斷和研發(fā)新藥有了新的利器,。

  以阿爾法折疊為代表的AI不只是可以既快又準確地分析已知的一些蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu),,還能預測和發(fā)現(xiàn)人們尚未知曉的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),。

  不過,,阿爾法折疊的最大進步是通過算法來找到蛋白質(zhì)的三維形狀。一段基因序列(DNA片段)只構(gòu)成了氨基酸按一定序列排成的長鏈,,僅僅靠基因測序是無法獲知蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的,,這就需要阿爾法折疊以算法來確認蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu),。

  從理論上分析,,能夠分析和預測蛋白質(zhì)的形狀和結(jié)構(gòu),,就能夠更好地確定其他分子與蛋白質(zhì)結(jié)合的方式,,也就可能研發(fā)新的藥物,因為藥物是在人體內(nèi)與特殊的蛋白質(zhì)結(jié)合并改變蛋白質(zhì)的活動方式而發(fā)揮藥效的,。從這個意義上來看,,阿爾法折疊能解析蛋白質(zhì)折疊問題,也僅僅是一個新的開端,,要研發(fā)出新藥或產(chǎn)生新的治療疾病的方式,,還有很長的路要走,。

  當然,,阿爾法折疊和其他AI技術都主要是通過算法來理解疾病和改進藥物治療的效果,,預測和分析蛋白質(zhì)折疊尚不能解決蛋白質(zhì)折疊問題。因此,,現(xiàn)階段比阿爾法折疊走得更遠和應用得更成熟的是讓AI軟件診斷疾病,如癌癥,。

  當阿爾法折疊和其他AI技術能診斷疾病,,確定病因時,就可以既采用新的療法,,如基因療法,修改和刪除致病基因,,進而讓返老還童成為可能,,又有可能研發(fā)出針對蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的新藥來治療疾病?,F(xiàn)在,人工智能介入醫(yī)學和生命科學才只是開始,。


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