Forscher haben eine bahnbrechende Entwicklung im Bereich der Proteinengineering vorgestellt, die künstliche Intelligenz mit evolutionsbiologischen Ansätzen verbindet. Am 29. Januar 2025 kündigten Wissenschaftler von EvolutionaryScale und dem Arc Institute die Schaffung eines neuartigen grünen fluoreszierenden Proteins (GFP) namens esmGFP an, das vollständig von einem KI-Modell namens ESM3 entworfen wurde.
Dieses innovative Protein wurde durch die Simulation von 500 Millionen Jahren evolutionärer Prozesse generiert, ein Kunststück, das zuvor als Science-Fiction galt. ESM3 fungiert als Übersetzer von Proteinsequenzen und sagt voraus, wie sie sich in Bezug auf Struktur und Funktion entwickeln könnten. Das KI-Modell wurde mit einem umfangreichen Datensatz von über 770 Milliarden natürlichen Proteinsequenzen trainiert und imitiert nicht nur evolutionäre Prinzipien, sondern erweitert sie auch.
Alexander Rives, Mitbegründer und Chefwissenschaftler von EvolutionaryScale, betonte das Potenzial von ESM3 und sagte: "Das ist ein Blick in die Zukunft der Biologie. Wir studieren nicht nur Evolution; wir simulieren sie." Das resultierende Protein, esmGFP, wies eine einzigartige Struktur auf, die nur 58 % ähnlich war wie die nächstgelegene natürliche Entsprechung, was die Fähigkeit der KI demonstriert, die weiten Möglichkeiten der Proteindesign zu navigieren.
Die Auswirkungen dieser Entdeckung sind tiefgreifend. Künstliche Proteine wie esmGFP könnten revolutionäre Veränderungen in Bereichen wie Medizin, Umweltwissenschaften und synthetischer Biologie bewirken. Potenzielle Anwendungen umfassen die Entwicklung von Enzymen, die Plastikabfälle abbauen können, neue therapeutische Proteine für Krankheiten und Werkzeuge, um die grundlegenden Geheimnisse des Lebens zu erkunden.
Trotz des vielversprechenden Ansatzes gibt es Fragen zu den Komplexitäten der natürlichen Selektion. Tiffany Taylor, Evolutionsbiologin, warnte davor, die Fähigkeiten der KI zur Nachahmung von Prozessen, die über Millionen von Jahren verfeinert wurden, zu überschätzen.
Da ESM3 ein offenes Modell wird, lädt es Wissenschaftler weltweit zur Zusammenarbeit ein und ebnet den Weg für zukünftige Innovationen in der Proteinengineering und Molekularbiologie.