周三(10月9日),三位科学家被授予2024年诺贝尔化学奖,他们发现了预测甚至设计新型蛋白质(生命的基石)的强大技术。

据美联社报道,蛋白质是生命的构建基石。他们的工作使用了包括机器学习在内的先进技术,具有改变新药研发方式的潜力。

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该奖项授予了大卫·贝克(David Baker),他在西雅图(Seattle)的华盛顿大学(University of Washington)工作;以及德米斯·哈萨比斯(Demis Hassabis)和约翰·朱默尔(John Jumper),两人都在位于伦敦的英国-美国人工智能研究实验室Google DeepMind工作。

诺贝尔化学委员会主席海纳·林克(Heiner Linke)表示,这一奖项表彰了解开长期存在的科学谜团的研究。

“这实际上是几十年来化学,尤其是生物化学中的一个重大挑战。所以今天的奖项正是为了这一突破。”他说。

蛋白质是由成千上万个原子组成的复杂分子,这些原子以无数种形态扭曲、转动、盘绕和螺旋状排列。蛋白质的形状决定其生物功能。几十年来,科学家们一直梦想着能够高效设计和构建新型蛋白质。

自上世纪90年代以来,贝克的工作一直受到美国国立卫生研究院(National Institutes of Health,NIH)的资助。他创建了一款名为Rosetta的计算机程序,该程序帮助分析综合数据库中现有蛋白质的信息,以便构建自然界中不存在的新型蛋白质。

“现在似乎可以通过这项技术构建几乎任何类型的蛋白质,”诺贝尔委员会的约翰·奥克维斯特(JohanÅqvist)说。

哈萨比斯和朱默尔创建了一种人工智能模型,该模型几乎能够预测研究人员所识别的所有2亿种蛋白质的结构,委员会补充道。

二人“成功破解了密码。通过巧妙地运用人工智能,他们使得预测自然界中已知蛋白质的复杂结构成为可能,”林克说道。

设计新型蛋白质的能力——以及更好地理解现有蛋白质——能够让研究人员创造新型药物和疫苗。它还可以让科学家设计新的酶来分解塑料或其他废弃物,并设计精确的传感器来检测有害物质。

“我认为有巨大的前景可以创造出更好的药物——更智能的药物,它们只在体内的正确时间和地点发挥作用,”贝克表示。

其中一个例子是一种潜在的鼻腔喷雾剂,能够减缓或阻止特定病毒(如COVID-19)的快速传播。他还提到了另一种药物,能够干扰被称为细胞因子风暴的症状连锁反应。

“这一直是化学领域的圣杯。如果你能弄清楚蛋白质序列是如何折叠成特定结构的,那么你可能就能设计出折叠成以前从未见过的结构的蛋白质序列,这些结构可能对我们有用,”美国国立卫生研究院的乔恩·洛尔什(Jon Lorsh)说道。

贝克表示,哈萨比斯和朱默尔在蛋白质结构预测方面的人工智能工作为他的团队带来了巨大推动力。

“德米斯和约翰在蛋白质结构预测方面取得的突破真正向我们展示了人工智能的力量。这促使我们将这些AI方法应用于蛋白质设计,并极大地提高了我们的能力和精确度,”他说。

贝克表示,他在凌晨时分和妻子一起得知自己获奖,他的妻子立刻开始尖叫。

“有点震耳欲聋,”他说。

哈萨比斯在一份声明中表示,“获得诺贝尔奖是毕生的荣誉。”

作为英国领先的科技人物之一,他在2010年共同创立了人工智能研究实验室DeepMind,该实验室后来被谷歌收购。DeepMind的突破性成果包括发明人工智能围棋软件AlphaGo,以三局全胜的战绩击败围棋世界冠军中国选手柯洁。

朱默尔在同一份声明中表示,能够“实现计算生物学的长期承诺,帮助我们理解蛋白质世界,并为实验生物学家的卓越工作提供信息”是他的荣幸。