近日，科技界傳來一則振奮人心的消息，谷歌公司成功獲得一項全新專利，該專利標志著生物技術(shù)和制藥科學領域的一次重大飛躍。據(jù)悉，這項專利的核心是一個尖端的蛋白質(zhì)設計系統(tǒng)，它基于全原子表征擴散模型，實現(xiàn)了前所未有的設計精度和效率。
專利的具體編號為WO2024240774A1，其全稱為《在全原子表征上運行的蛋白質(zhì)設計擴散模型》。這一系統(tǒng)的誕生，得益于DeepMind團隊的卓越貢獻。他們巧妙地將先進的神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)與基于擴散的方法相結(jié)合，從而實現(xiàn)了原子級別的蛋白質(zhì)設計。
傳統(tǒng)蛋白質(zhì)設計通常需要分步進行結(jié)構(gòu)預測和序列優(yōu)化，過程繁瑣且效率低下。而谷歌的這項新專利則徹底顛覆了這一傳統(tǒng)模式，它將結(jié)構(gòu)預測和序列優(yōu)化統(tǒng)一到了單次前向傳遞中，極大地簡化了設計流程，提升了整體效率。
該系統(tǒng)的核心是全原子表征管理。為了精準控制每個蛋白質(zhì)殘基內(nèi)的原子，研究者們創(chuàng)新性地采用了“拋棄式空間位置”的方法，巧妙地管理原子級數(shù)據(jù)，從而避免了傳統(tǒng)相位機制的復雜性。
該系統(tǒng)還實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)-序列預測的統(tǒng)一。在單次前向傳遞中，它能夠同時整合結(jié)構(gòu)和序列的預測，這不僅顯著提升了計算效率，還進一步簡化了實施流程。
更該系統(tǒng)還結(jié)合了基于目標分子結(jié)構(gòu)信息的條件去噪過程。這一創(chuàng)新使得系統(tǒng)能夠根據(jù)特定功能和結(jié)合特性，定制化設計蛋白質(zhì)，為生物技術(shù)和制藥領域提供了更多可能性。
整個系統(tǒng)由擴散模型系統(tǒng)、原子控制框架和集成系統(tǒng)三部分組成。其運作機制十分巧妙：首先，系統(tǒng)生成含有噪聲的分子數(shù)據(jù)，并結(jié)合目標分子信息，用臨時位置初始化未使用的原子數(shù)據(jù)空間位置。然后，通過迭代優(yōu)化逐步降低噪聲，并動態(tài)優(yōu)化原子位置，同時整合結(jié)構(gòu)-序列預測，減少計算冗余。最后，生成優(yōu)化后的高精度蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，驗證序列準確性，并進行質(zhì)量檢查，確保最終設計的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。
