El mundo de la investigación médica y farmacéutica ha experimentado un avance sin precedentes con la llegada de AlphaFold 3, el nuevo modelo de inteligencia artificial desarrollado por Google DeepMind y Isomorphic Labs. Este revolucionario modelo no solo predice con precisión la estructura de proteínas, ADN, ARN, ligandos y más, sino que también revela cómo interactúan entre sí, abriendo nuevas puertas en el entendimiento del mundo biológico y el descubrimiento de medicamentos.
Dentro de cada célula de plantas, animales y humanos, existen miles de millones de máquinas moleculares. Estas están compuestas por proteínas, ADN y otras moléculas, pero ninguna pieza funciona de forma aislada. Solo al observar cómo interactúan entre sí, a través de millones de combinaciones posibles, podemos comenzar a comprender verdaderamente los procesos biológicos.
En un artículo publicado en Nature, se presenta AlphaFold 3, un modelo revolucionario que puede predecir la estructura y las interacciones de todas las moléculas de la vida con una precisión sin precedentes. Para las interacciones de proteínas con otros tipos de moléculas, se observa al menos un aumento del 50% en comparación con los métodos de predicción existentes, y para algunas categorías importantes de interacción, se ha duplicado la precisión de la predicción.
Se espera que AlphaFold 3 transforme nuestro entendimiento del mundo biológico y el descubrimiento de medicamentos
Los científicos pueden acceder a la mayoría de sus capacidades de forma gratuita a través del recién lanzado AlphaFold Server, una herramienta de investigación fácil de usar. Para aprovechar el potencial de AlphaFold 3 en el diseño de medicamentos, Isomorphic Labs ya está colaborando con compañías farmacéuticas para aplicarlo a desafíos reales de diseño de medicamentos y, en última instancia, desarrollar nuevos tratamientos que cambien vidas para los pacientes.
Este nuevo modelo se basa en los cimientos de AlphaFold 2, que en 2020 logró un avance fundamental en la predicción de la estructura de proteínas. Hasta ahora, millones de investigadores en todo el mundo han utilizado AlphaFold 2 para hacer descubrimientos en áreas como vacunas contra la malaria, tratamientos contra el cáncer y diseño de enzimas. AlphaFold ha sido citado más de 20,000 veces y su impacto científico ha sido reconocido con numerosos premios, más recientemente el Premio Breakthrough en Ciencias de la Vida. AlphaFold 3 nos lleva más allá de las proteínas hacia un amplio espectro de biomoléculas. Este salto podría desbloquear más ciencia transformadora, desde el desarrollo de materiales biorenovables y cultivos más resistentes, hasta acelerar el diseño de medicamentos y la investigación genómica.
Cómo AlphaFold 3 Revela las Moléculas de la Vida
Dado un conjunto de moléculas de entrada, AlphaFold 3 genera su estructura 3D conjunta, revelando cómo encajan todas juntas. Modela grandes biomoléculas como proteínas, ADN y ARN, así como pequeñas moléculas, también conocidas como ligandos, una categoría que abarca muchos medicamentos. Además, AlphaFold 3 puede modelar modificaciones químicas en estas moléculas que controlan el funcionamiento saludable de las células, y cuando se interrumpen, pueden provocar enfermedades.
Las capacidades de AlphaFold 3 provienen de su arquitectura de próxima generación y entrenamiento que ahora abarca todas las moléculas de la vida. En el núcleo del modelo se encuentra una versión mejorada de nuestro módulo Evoformer, una arquitectura de aprendizaje profundo que respaldó el increíble rendimiento de AlphaFold 2. Después de procesar las entradas, AlphaFold 3 ensambla sus predicciones utilizando una red de difusión, similar a las que se encuentran en los generadores de imágenes de IA. El proceso de difusión comienza con una nube de átomos y, en muchas etapas, converge en su estructura molecular final y más precisa.
Las predicciones de AlphaFold 3 sobre las interacciones moleculares superan la precisión de todos los sistemas existentes. Como un único modelo que calcula complejos moleculares enteros de manera holística, es único en su capacidad para unificar conocimientos científicos.
Liderando el Descubrimiento de Medicamentos en Isomorphic Labs
AlphaFold 3 crea capacidades para el diseño de medicamentos con predicciones para moléculas comúnmente utilizadas en medicamentos, como ligandos y anticuerpos, que se unen a proteínas para cambiar cómo interactúan en la salud humana y las enfermedades.
Esta IA logra una precisión sin precedentes en la predicción de interacciones similares a medicamentos, incluida la unión de proteínas con ligandos y anticuerpos con sus proteínas objetivo. AlphaFold 3 es un 50% más preciso que los mejores métodos tradicionales en el benchmark PoseBusters sin necesidad de la entrada de información estructural, lo que convierte a AlphaFold 3 en el primer sistema de IA en superar a las herramientas físicas basadas en la física para la predicción de estructuras biomoleculares. La capacidad para predecir la unión anticuerpo-proteína es fundamental para comprender aspectos de la respuesta inmune humana y el diseño de nuevos anticuerpos, una clase creciente de terapias.
Usando AlphaFold 3 en combinación con una suite complementaria de modelos de IA internos, Isomorphic Labs está trabajando en el diseño de medicamentos para proyectos internos y con socios farmacéuticos. Isomorphic Labs está utilizando AlphaFold 3 para acelerar y mejorar el éxito del diseño de medicamentos, ayudando a comprender cómo abordar nuevos objetivos de enfermedades y desarrollar nuevas formas de perseguir los existentes que anteriormente estaban fuera de alcance.
AlphaFold Server: Una Herramienta de Investigación Gratuita y Fácil de Usar
El recién lanzado AlphaFold Server de Google DeepMind es la herramienta más precisa del mundo para predecir cómo interactúan las proteínas con otras moléculas en toda la célula. Es una plataforma gratuita que los científicos de todo el mundo pueden utilizar para investigaciones no comerciales. Con solo unos pocos clics, los biólogos pueden aprovechar el poder de AlphaFold 3 para modelar estructuras compuestas por proteínas, ADN, ARN y una selección de ligandos, iones y modificaciones químicas.
AlphaFold Server ayuda a los científicos a hacer nuevas hipótesis para probar en el laboratorio, acelerando los flujos de trabajo y permitiendo una mayor innovación. Nuestra plataforma brinda a los investigadores una forma accesible de generar predicciones, independientemente de su acceso a recursos computacionales o su experiencia en aprendizaje automático.
La predicción experimental de la estructura de proteínas puede llevar el tiempo equivalente a un doctorado y costar cientos de miles de dólares. Nuestro modelo anterior, AlphaFold 2, se ha utilizado para predecir cientos de millones de estructuras, lo que habría llevado cientos de millones de años de investigación al ritmo actual de la biología estructural experimental.
Con AlphaFold Server, no se trata solo de predecir estructuras, sino de brindar acceso generoso: permitir que los investigadores planteen preguntas atrevidas y aceleren los descubrimientos.
Compartiendo Responsablemente el Poder de AlphaFold 3
Con cada lanzamiento de AlphaFold, hemos buscado comprender el impacto amplio de la tecnología, trabajando junto con la comunidad de investigación y seguridad. Adoptamos un enfoque liderado por la ciencia y hemos realizado evaluaciones exhaustivas para mitigar los riesgos potenciales y compartir los amplios beneficios para la biología y la humanidad.
Basándonos en las consultas externas que realizamos para AlphaFold 2, nos hemos comprometido ahora con más de 50 expertos en el dominio, además de terceros especializados, en bioseguridad, investigación e industria, para comprender las capacidades de los sucesivos modelos de AlphaFold y cualquier riesgo potencial. También participamos en foros y discusiones comunitarias antes del lanzamiento de AlphaFold 3.
AlphaFold Server refleja nuestro compromiso continuo de compartir los beneficios de AlphaFold, incluida nuestra base de datos gratuita de 200 millones de estructuras de proteínas. También ampliaremos nuestro curso de educación gratuito AlphaFold en línea con EMBL-EBI y asociaciones con organizaciones en el Sur Global para equipar a los científicos con las herramientas necesarias para acelerar la adopción e investigación, incluidas áreas poco financiadas como enfermedades negligidas y seguridad alimentaria. Continuaremos trabajando con la comunidad científica y los responsables de políticas para desarrollar y desplegar tecnologías de IA de manera responsable.
Abriendo el Futuro de la Biología Celular Potenciada por IA
AlphaFold 3 trae el mundo biológico a alta definición. Permite a los científicos ver los sistemas celulares en toda su complejidad, a través de estructuras, interacciones y modificaciones. Esta nueva ventana sobre las moléculas de la vida revela cómo están todas conectadas y ayuda a comprender cómo esas conexiones afectan las funciones biológicas, como las acciones de los medicamentos, la producción de hormonas y el proceso de reparación de ADN que preserva la salud.
Los impactos de AlphaFold 3 y nuestro AlphaFold Server gratuito se realizarán a través de cómo empoderan a los científicos para acelerar el descubrimiento en preguntas abiertas en biología y nuevas líneas de investigación. Recién estamos comenzando a aprovechar el potencial de AlphaFold 3 y no podemos esperar para ver qué depara el futuro.
