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Revolução da biotecnologia: Novo modelo de design de proteínas é feito por ex-cientistas da Meta

Imagine um futuro pautado na biotecnologia, onde podemos programar a biologia com a mesma precisão com que programamos computadores. Este é o objetivo ambicioso da EvolutionaryScale, uma empresa emergente fundada por ex-cientistas da Meta, que acaba de lançar um modelo de inteligência artificial revolucionário chamado ESM3. Este modelo, um dos maiores já desenvolvidos na biologia, promete transformar a maneira como criamos e manipulamos proteínas, abrindo novas fronteiras na medicina, sustentabilidade e muitas outras áreas.

O ESM3 é um modelo de linguagem de proteínas treinado com mais de 2,7 bilhões de sequências e estruturas de proteínas, além de informações detalhadas sobre suas funções. Essencialmente, este modelo pode ser comparado a um chatbot, como o ChatGPT, mas em vez de gerar textos, ele cria proteínas com especificações fornecidas pelos usuários. Através de um processo de “aprendizagem” dessas sequências, o ESM3 pode projetar novas proteínas que atendam a necessidades específicas, acelerando um processo que, para alguns, em tese, levaria milhões de anos de evolução na natureza.

Recentemente, a EvolutionaryScale demonstrou a capacidade do ESM3 ao criar novas proteínas fluorescentes, moléculas que brilham quando expostas à luz. Este feito é significativo porque as proteínas fluorescentes são ferramentas essenciais na biotecnologia, utilizadas para marcar e visualizar outras proteínas em células e tecidos. A equipe da EvolutionaryScale pediu ao ESM3 para projetar proteínas semelhantes à proteína verde fluorescente (GFP), originalmente isolada da água-viva Aequorea victoria nos anos 1960 e que rendeu um Prêmio Nobel pela descoberta de suas aplicações.

Das 88 novas proteínas projetadas pelo ESM3, apenas uma brilhou fracamente, mas isso foi apenas o começo. A partir dessa molécula inicial, a equipe usou o ESM3 para iterar e melhorar os designs, resultando em várias proteínas tão brilhantes quanto as GFPs naturais, embora ainda menos brilhantes do que as variantes sintetizadas em laboratório.

Com um investimento recente de US$ 142 milhões, a EvolutionaryScale planeja expandir as aplicações do ESM3 para o desenvolvimento de novos medicamentos, soluções sustentáveis, e muito mais. Este financiamento significativo destaca a confiança dos investidores no potencial transformador do ESM3 e na visão da empresa de tornar a biologia programável através da biotecnologia.

Alex Rives, cientista-chefe da EvolutionaryScale e um dos criadores do ESM3, enfatiza que o objetivo é construir ferramentas que permitam programar a biologia, abrindo possibilidades ilimitadas para inovação. “Queremos construir ferramentas que tornem a biologia programável“, afirma Rives.

Desafios e considerações éticas da biotecnologia com IA

Reprodução – Nature – Um modelo estrutural de proteína fluorescente verde, um cavalo de batalha da biotecnologia. Crédito: Laguna Design/Science Photo Library

Embora o potencial do ESM3 seja vasto, ele também levanta questões éticas e de segurança. O desenvolvimento do modelo exigiu uma quantidade significativa de poder computacional, a ponto de os desenvolvedores precisarem notificar o governo dos EUA e relatar medidas de mitigação de riscos, conforme uma ordem executiva presidencial de 2023.

Para a comunidade científica, a EvolutionaryScale disponibilizou uma versão menor e de código aberto do ESM3, com certas sequências, como aquelas de vírus e patógenos perigosos, excluídas do treinamento para evitar usos maliciosos. Esta versão aberta permite que cientistas em todo o mundo acessem e utilizem o modelo, promovendo a colaboração e a inovação.

Anthony Gitter, biólogo computacional da Universidade de Wisconsin-Madison, destaca a importância do ESM3 na biologia moderna, mas alerta contra o exagero sobre suas capacidades. “É um dos modelos de IA na biologia que todos estão prestando atenção“, diz Gitter. No entanto, ele enfatiza que a comparação com a evolução natural, sugerindo que o ESM3 poderia acelerar milhões de anos de evolução, pode ser enganosa e causar preocupações desnecessárias no público.

Martin Pacesa, biólogo estrutural do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Lausanne, expressa entusiasmo em trabalhar com o ESM3, especialmente com a possibilidade de especificar designs usando descrições em linguagem natural. Ele reconhece a dificuldade de replicar o maior modelo sem recursos computacionais imensos, mas está impressionado com a transparência da EvolutionaryScale em divulgar como o modelo foi treinado.

O lançamento do ESM3 pela EvolutionaryScale marca um passo significativo em direção a um futuro onde a biologia pode ser programada com a precisão e flexibilidade da computação. As aplicações potenciais são vastas, desde a criação de novos medicamentos até soluções para desafios ambientais como a degradação de plásticos.

Rives e sua equipe estão ansiosos para aplicar o ESM3 em novos projetos, visualizando um mundo onde a biotecnologia e a IA trabalham juntas para resolver problemas complexos e melhorar a qualidade de vida. “É realmente um modelo na fronteira do conhecimento“, conclui Rives.

Em resumo, a EvolutionaryScale e seu modelo ESM3 representam um momento importante da biotecnologia e inteligência artificial, prometendo transformar nosso entendimento e manipulação do mundo biológico, ainda que seja preciso trabalhar a inovação com considerações éticas e de segurança, garantindo que os benefícios dessa tecnologia revolucionária sejam amplamente compartilhados e devidamente gerenciados.

Fonte: Nature

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