Proteine – landläufig auch als Eiweiße bekannt – sind an sehr vielen Strukturen und Funktionen jedes Organismus beteiligt und gelten daher auch als Bausteine des Lebens. Damit ein Protein fehlerfrei funktioniert, muss es in einem komplexen Prozess, der Proteinfaltung, in seine dreidimensionale Form gebracht werden. Die spezifische Faltung ist ein zentrales Element etwa bei der Suche nach synthetischen Molekülen, aus denen etwa neue Medikamente entwickelt werden können.
Jetzt konnten Experten von DeepMind, einer Tochter des Alphabet-Konzerns zu dem auch Google gehört, einen Algorithmus entwickeln, der die Faltung neuer Proteine genauer vorhersagt als kein anderes Computerprogramm. Entwickelt wurde die Künstliche Intelligenz (KI) mit dem Namen AlphaFold damit von derselben Firma, die vor zwei Jahren mit der KI AlphaGo für Aufsehen sorgten, als sie den Weltmeister im Brettspiel Go besiegte.
Genauer als alles, was bisher möglich war
AlphaFold konnte sich in einem von der US-Organisation Protein Structure Prediction Center abgehaltenen Wettbewerb gegen ein starkes Feld an Konkurrenzprogrammen durchsetzen, schreibt Bloomberg. Zwei Jahre hatte DeepMind daran gearbeitet, den Algorithmus zu entwickeln und zu trainieren. Der Erfolg: Die 3D-Modelle von Proteinen, die AlphaFold entwickelt, seien deutlich genauer als alles, was zuvor möglich war, schreibt das Unternehmen in seinem Blog. Damit ließen sich große Fortschritte in der Molekularbiologie erzielen.
Im Rahmen des Wettbewerbs mussten 98 unterschiedliche Teilnehmerprogramme vorhersagen, wie Proteine bestimmter Zusammensetzungen aussehen würden. Von 43 Proteinen konnte AlphaFold 25 Stück korrekt vorhersagen. Der zweitplatzierte Algorithmus kam auf gerade einmal drei Stück, berichtet der Guardian. Für die Forschung bedeutet das, dass die Algorithmen künftig dabei helfen können, neue proteinbasierte Medizin zu entwickeln, die dann chemisch hergestellt werden kann.
Die Proteinformung von AlphaFold basiert auf zwei unterschiedlichen neuronalen Netzen und kommt ohne vorher bekannte Proteine als Modell aus. Der Einsatz für die biologische Forschung ist Teil dessen, was DeepMind für seine Künstlichen Intelligenzen schon länger vorgesehen hat: Laut Mitgründer Demis Hassabis wollte DeepMind schon immer ungelöste Probleme angehen und die Forschung dadurch vorantreiben. Ein besonderes Interesse der Firma läge dabei auf Proteinfaltung und der Entwicklung von Bausteinen für neue Medikamente.
