KONTEKS.CO.ID – Kemajuan besar dalam kecerdasan buatan (AI) membuat para peneliti dapat merancang molekul yang sepenuhnya orisinal dalam hitungan detik, bukan bulan.
Alat kecerdasan buatan membantu para ilmuwan menemukan protein yang bentuknya tidak seperti apa pun di alam.
Pada bulan Juni lalu, regulator Korea Selatan mengizinkan obat pertama, vaksin COVID-19, dibuat dari protein baru yang dirancang oleh manusia. Vaksin ini didasarkan pada ‘partikel nano’ protein bulat yang dibuat oleh para peneliti hampir satu dekade lalu, melalui proses coba-coba.
Sekarang, berkat kemajuan besar dalam kecerdasan buatan (AI), tim yang dipimpin oleh David Baker, ahli biokimia di University of Washington (UW) di Seattle, melaporkan di laman Science bahwa dia dapat merancang molekul seperti itu dalam hitungan detik, bukan bulan.
Upaya semacam itu adalah bagian dari perubahan besar secara ilmiah, karena alat AI seperti perangkat lunak prediksi struktur protein DeepMind, AlphaFold, dianut oleh para ilmuwan kehidupan.
Pada bulan Juli, DeepMind mengungkapkan, versi terbaru AlphaFold telah memprediksi struktur untuk setiap protein yang diketahui sains. Dan beberapa bulan terakhir telah melihat pertumbuhan eksplosif dalam alat AI -beberapa berdasarkan AlphaFold- yang dapat dengan cepat memimpikan protein yang benar-benar baru.
Sebelumnya, ini merupakan pengejaran yang melelahkan dengan tingkat kegagalan yang tinggi. “Sejak AlphaFold, ada perubahan dalam cara kami bekerja dengan desain protein. Kami sedang menyaksikan saat-saat yang sangat menyenangkan,” ungkap Noelia Ferruz, ahli biologi komputasi di University of Girona, Spanyol, disitas Nature.com.
Sebagian besar upaya difokuskan pada alat yang dapat membantu membuat protein asli, yang bentuknya tidak seperti apa pun di alam, tanpa banyak fokus pada apa yang dapat dilakukan molekul ini. Tetapi para peneliti -dan semakin banyak perusahaan yang menerapkan AI pada desain protein- ingin merancang protein yang dapat melakukan hal-hal yang bermanfaat.
Mulai dari membersihkan limbah beracun hingga mengobati penyakit. Di antara perusahaan yang bekerja menuju tujuan ini adalah DeepMind di London dan Meta (sebelumnya Facebook) di Menlo Park, California.
“Metodenya sudah sangat kuat. Mereka akan menjadi lebih kuat, ”kata Baker. “Pertanyaannya adalah masalah apa yang akan Anda selesaikan dengan mereka.”
Sejarah Penelitian
Laboratorium Baker telah menghabiskan tiga dekade terakhir untuk membuat protein baru. Perangkat lunak bernama Rosetta, yang mulai dikembangkan labnya pada 1990-an, membagi proses menjadi beberapa langkah.
Awalnya, para peneliti menyusun bentuk untuk protein baru -seringkali dengan menggabungkan potongan-potongan protein lain- dan perangkat lunak menyimpulkan urutan asam amino yang sesuai dengan bentuk ini.
Tetapi protein ‘draf pertama’ ini jarang terlipat menjadi bentuk yang diinginkan saat dibuat di laboratorium, dan malah berakhir dengan konfirmasi yang berbeda. Jadi langkah lain diperlukan untuk mengubah urutan protein sedemikian rupa sehingga hanya terlipat menjadi satu struktur yang diinginkan.
“Langkah ini, yang melibatkan simulasi semua cara di mana urutan yang berbeda mungkin terlipat, secara komputasi mahal,” kata Sergey Ovchinnikov, ahli biologi evolusi di Universitas Harvard di Cambridge, Massachusetts, yang dulu bekerja di lab Baker. “Anda benar-benar akan memiliki, seperti, 10.000 komputer yang berjalan selama berminggu-minggu melakukan ini.”
“Dengan mengutak-atik AlphaFold dan program AI lainnya, langkah yang memakan waktu itu menjadi instan,” ucap Ovchinnikov.
Dalam satu pendekatan yang dikembangkan oleh tim Baker, yang disebut halusinasi, peneliti memasukkan urutan asam amino acak ke dalam jaringan prediksi struktur; ini mengubah struktur sehingga menjadi lebih seperti protein, seperti yang dinilai oleh prediksi jaringan.
Dalam makalah tahun 2021, tim Baker menciptakan lebih dari 100 protein ‘halusinasi’ kecil di laboratorium dan menemukan tanda-tanda bahwa sekitar seperlima menyerupai bentuk yang diprediksi.
AlphaFold, dan alat serupa yang dikembangkan oleh lab Baker bernama RoseTTAFold, dilatih untuk memprediksi struktur rantai protein individu. Tetapi para peneliti segera menemukan bahwa jaringan semacam itu juga dapat memodelkan kumpulan beberapa protein yang berinteraksi.
Atas dasar ini, Baker dan timnya yakin mereka bisa berhalusinasi protein yang akan merakit diri menjadi nanopartikel dari berbagai bentuk dan ukuran; ini akan terdiri dari banyak salinan protein tunggal dan akan serupa dengan yang menjadi dasar vaksin COVID-19. ***
Simak breaking news dan berita pilihan Konteks langsung dari ponselmu. Konteks.co.id WhatsApp Channel
Baca berita pilihan konteks.co.id lainnya di:
"Google News"