Eine aktuelle Studie, die in Science veröffentlicht wurde, hebt einen bedeutenden Durchbruch in der Molekularbiologie hervor, bei dem ein KI-Modell erfolgreich eine halbe Milliarde Jahre molekulare Evolution simuliert hat, um ein neues Protein namens esmGFP zu schaffen.
Dieses leuchtende Protein ähnelt den in Quallen und Korallen vorkommenden Proteinen und könnte zur Entwicklung neuer Medikamente beitragen. Derzeit existiert es nur als digitaler Code, aber Wissenschaftler behaupten, es enthält einen genetischen Bauplan für einen neuartigen Typ von grün fluoreszierendem Protein.
Die Forschung zeigt, dass die Aminosäuresequenz von esmGFP nur 58 % Ähnlichkeit mit dem nächstgelegenen bekannten Protein aufweist, einer modifizierten menschlichen Version eines in Seeanemonen vorkommenden Proteins. Die Studie legt nahe, dass die Natur 96 verschiedene genetische Mutationen über 500 Millionen Jahre benötigt hätte, um ein solches Protein zu entwickeln.
Das KI-Modell ESM3 arbeitet ohne die Einschränkungen der natürlichen Evolution und füllt Lücken in Proteinsequenzen basierend auf dem Wissen über Milliarden möglicher evolutionärer Pfade. Es wurde mit Daten von 2,78 Milliarden natürlichen Proteinen trainiert und erzeugt neue Proteinsequenzen, die in lebenden Organismen zuvor nicht gefunden wurden.
Dieser Fortschritt stellt einen Sprung in der Proteinengineering dar, insbesondere da fluoreszierende Proteine in der biologischen Forschung weit verbreitet sind, um zelluläre Prozesse und molekulare Interaktionen zu überwachen. Einige Wissenschaftler warnen jedoch, dass diese Methode, so leistungsfähig sie auch sein mag, die komplexen natürlichen Prozesse, die das Leben über Millionen von Jahren geformt haben, nicht ersetzen kann.
Die Forschung wurde von EvolutionaryScale entwickelt, die aus der Arbeit von Forschern bei Meta, dem Mutterunternehmen von Facebook und Instagram, hervorgegangen ist, bevor sie 2024 EvolutionaryScale gründeten. Die Studie wurde von Fachkollegen überprüft, was ihre Glaubwürdigkeit stärkt und den Weg für weitere Forschungen über die Rolle der KI bei der Entwicklung von Proteinen und zukünftigen medizinischen Therapien ebnet.