Το Νόμπελ Χημείας 2024 αφορά τις πρωτεΐνες, τα ευφυή χημικά εργαλεία της ζωής. Ο Ντέιβιντ Μπέικερ πέτυχε το σχεδόν ακατόρθωτο κατόρθωμα να κατασκευάσει εντελώς νέα είδη πρωτεϊνών. Ο Ντέμης Χασάμπης και ο Τζον Τζάμπερ ανέπτυξαν ένα μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης για την επίλυση ενός προβλήματος 50 ετών: την πρόβλεψη των πολύπλοκων δομών των πρωτεϊνών.
Οι πρωτεΐνες
«Η ποικιλομορφία της ζωής μαρτυρά την εκπληκτική ικανότητα των πρωτεϊνών ως χημικών εργαλείων», όπως επισημαίνει η Επιτροπή Νόμπελ Χημείας. Ελέγχουν και καθοδηγούν όλες τις χημικές αντιδράσεις που από κοινού αποτελούν τη βάση της ζωής. Οι πρωτεΐνες λειτουργούν επίσης ως ορμόνες, ουσίες σήματος, αντισώματα και δομικά στοιχεία διαφόρων ιστών.
«Μία από τις ανακαλύψεις που αναγνωρίζονται φέτος αφορά την κατασκευή θεαματικών πρωτεϊνών. Η άλλη αφορά την εκπλήρωση ενός ονείρου 50 ετών: την πρόβλεψη των δομών των πρωτεϊνών από τις αλληλουχίες των αμινοξέων τους. Και οι δύο αυτές ανακαλύψεις ανοίγουν τεράστιες δυνατότητες», λέει ο Χάινερ Λίνκε, πρόεδρος της Επιτροπής.
Οι πρωτεΐνες αποτελούνται γενικά από 20 διαφορετικά αμινοξέα, τα οποία μπορούν να περιγραφούν ως τα δομικά στοιχεία της ζωής. Το 2003, ο Ντέιβιντ Μπέικερ κατάφερε να χρησιμοποιήσει αυτά τα δομικά στοιχεία για να σχεδιάσει μια νέα πρωτεΐνη που δεν έμοιαζε με καμία άλλη πρωτεΐνη. Έκτοτε, η ερευνητική του ομάδα έχει δημιουργήσει τη μία ευφάνταστη πρωτεϊνική δημιουργία μετά την άλλη, συμπεριλαμβανομένων πρωτεϊνών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως φαρμακευτικά προϊόντα, εμβόλια, νανοϋλικά και μικροσκοπικοί αισθητήρες.
Η δεύτερη ανακάλυψη αφορά την πρόβλεψη των πρωτεϊνικών δομών. Στις πρωτεΐνες, τα αμινοξέα συνδέονται μεταξύ τους σε μακριές χορδές που αναδιπλώνονται για να δημιουργήσουν μια τρισδιάστατη δομή, η οποία είναι καθοριστική για τη λειτουργία της πρωτεΐνης. Από τη δεκαετία του 1970, οι ερευνητές είχαν προσπαθήσει να προβλέψουν τις πρωτεϊνικές δομές από τις αλληλουχίες των αμινοξέων, αλλά αυτό ήταν διαβόητα δύσκολο. Ωστόσο, πριν από τέσσερα χρόνια, υπήρξε μια εκπληκτική ανακάλυψη με τη συμβολή των Χασάμπης και Τζάμπερ.
Η τεχνητή νοημοσύνη
Η επιτροπή δήλωσε ότι το βραβείο της Τετάρτης είχε δύο «μισά». Το πρώτο πήγε στον Χασάμπης, τον Βρετανό επιστήμονα πληροφορικής που συνίδρυσε το ερευνητικό εργαστήριο τεχνητής νοημοσύνης DeepMind της Google, και στον Τζάμπερ, τον Αμερικανό ερευνητή που επίσης εργάζεται στο DeepMind.
Οι Χασάμπης και Τζάμπερ τιμήθηκαν για τη χρήση της τεχνητής νοημοσύνης για την πρόβλεψη της τρισδιάστατης δομής μιας πρωτεΐνης από μια αλληλουχία αμινοξέων, επιτρέποντάς τους στη συνέχεια να προβλέψουν τη δομή σχεδόν όλων των 200 εκατομμυρίων γνωστών πρωτεϊνών.
Το πρόγραμμα τεχνητής νοημοσύνης τους – η βάση δεδομένων AlphaFold Protein Structure Database – έχει χρησιμοποιηθεί από τουλάχιστον 2 εκατομμύρια ερευνητές από 190 χώρες. Λειτουργεί ως «αναζήτηση Google» για πρωτεϊνικές δομές, παρέχοντας άμεση πρόσβαση σε προβλεπόμενα μοντέλα πρωτεϊνών, επιταχύνοντας την πρόοδο στη θεμελιώδη βιολογία και σε άλλους συναφείς τομείς. Οι δυο τους έχουν ήδη κερδίσει τα βραβεία Lasker 2023 και Breakthrough.
Το δεύτερο «μισό» του βραβείου πήγε στον Μπέικερ, τον Αμερικανό βιοχημικό και καθηγητή στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, για τη χρήση ηλεκτρονικών μεθόδων για τη δημιουργία πρωτεϊνών που δεν υπήρχαν προηγουμένως και έχουν εντελώς νέες λειτουργίες.
Ο Γιόχαν Άκβιστ, μέλος της επιτροπής Νόμπελ, δήλωσε ότι ο Μπέικερ χρησιμοποίησε το πρόγραμμα του υπολογιστή του πρώτα για να «σχεδιάσει πρωτεϊνικές δομές σε νέες διαστάσεις» και στη συνέχεια για να «υπολογίσει ποια αλληλουχία αμινοξέων θα σου έδινε αυτή τη δομή». Αυτό επέτρεψε στον Μπέικερ να δημιουργήσει αυτές τις νέες πρωτεΐνες, «οι περισσότερες από τις οποίες δεν είχαν παρατηρηθεί ποτέ πριν και δεν υπήρχαν στη φύση».
Πηγή: OT
