Les scientifiques des protéines partagent le prix Frontiers of Knowledge

Biochimiste en médecine UW David Boulanger fait partie des trois scientifiques nommés pour recevoir le prix Frontiers of Knowledge en biologie et biomédecine. La Fondation BBVA rend hommage à Baker et aux scientifiques britanniques Demis Hassabis et John Jumper, tous deux de la société d’intelligence artificielle Deep Mind, pour avoir dirigé des efforts parallèles qui révolutionnent l’intelligence artificielle pour la conception de protéines.

Les molécules de protéines sont les bêtes de somme de la biologie et sont impliquées dans presque toutes les activités cellulaires de tous les êtres vivants. La capacité d’analyser leur structure, de comprendre leurs fonctions et leurs interactions, et de concevoir de nouvelles protéines très utiles qui ne se trouvent pas dans la nature ouvre la voie à de nombreuses avancées médicales et autres.

Baker, qui dirige le Institut de médecine UW pour la conception de protéinessupervisé le développement de RoseTTAFold.

Les scientifiques des protéines partagent le prix Frontiers of Knowledge
Apprentissage profond hallucinant d’un design protéique. Image : Ian Haydon

Il s’agit d’un système d’apprentissage en profondeur capable de déchiffrer rapidement et avec précision la structure tridimensionnelle des protéines. Il peut accomplir en quelques secondes seulement ce qui nécessitait auparavant des années de travail en laboratoire. Cette technologie prend également en charge la conception de nouvelles protéines, créées pour remplir des fonctions spécifiques. Cela est prometteur pour l’ingénierie de nouvelles thérapies contre une variété de maladies, y compris le cancer et les maladies infectieuses, ainsi que pour des applications dans les domaines de l’énergie, de l’environnement, des nanotechnologies et autres.

DeepMind Le PDG Hassabis et le chercheur en chef Jumper ont dirigé la création de l’outil AlphaFold2, qui a apporté l’intelligence artificielle et l’apprentissage en profondeur à la prédiction et à la conception de la structure des protéines, et qui alimente la recherche sur les protéines dans une variété de domaines médicaux et d’autres domaines bioscientifiques.

La Fondation BBVA promeut la recherche scientifique et la création culturelle de classe mondiale, ainsi que la reconnaissance des talents. Il est assisté dans l’évaluation des candidats au prix Frontières en biologie et biomédecine par le Conseil national espagnol de la recherche, le premier organisme de recherche public du pays. Ils ont été rejoints par un jury international pour cette catégorie.

Selon le comité de sélection, comme indiqué dans le Communiqué de presse de la Fondation BBVA sur le travail honoré par le prix de cette année, “Les deux méthodes informatiques reposent sur une technique sophistiquée d’apprentissage automatique connue sous le nom d’apprentissage en profondeur pour prédire la forme des protéines avec une précision sans précédent, similaire à celle des structures déterminées expérimentalement, et avec une vitesse exceptionnelle.”

Ils ont ajouté: «Cette percée révolutionne notre compréhension de la façon dont la séquence d’acides aminés des protéines conduit à des structures tridimensionnelles ordonnées de manière unique. Les scientifiques utilisent maintenant ces nouvelles méthodes.

Il s’agit d’une avancée, note l’annonce, avec un énorme potentiel pour le développement de nouveaux traitements contre de multiples affections, de la lutte contre le virus de la grippe ou le COVID-19, la croissance des cellules cancéreuses ou les parasites du paludisme, pour quelques exemples.

Baker est né à Seattle. Il a obtenu son doctorat. en biochimie de l’Université de Californie à Berkeley. Hi est actuellement chercheur à l’Institut médical Howard Hughes et professeur doté Henrietta et Aubrey Davis en biochimie à la faculté de médecine de l’Université de Washington, en plus de diriger l’Institute for Protein Design. Il est également professeur auxiliaire de sciences du génome, de bio-ingénierie, de génie chimique, d’informatique et de physique à l’UW. Il est l’auteur de plus de 570 articles de recherche, détient plus de 100 brevets, a cofondé 11 entreprises technologiques et dirige Rosetta Commons, un consortium de laboratoires et de chercheurs travaillant sur les prévisions de structure biomoléculaire et les logiciels de conception. Lui et ses collègues sont également connus pour leur effort scientifique citoyen de longue date visant à impliquer des personnes d’horizons et de lieux variés dans la conception de protéines par le biais de Rosetta@Home.

Dans l’annonce du prix de la Fondation BBVA, Baker a décrit la révolution des protéines spécialement conçues pour faire progresser la création de nouveaux médicaments et vaccins. Il a déclaré que la dernière version de RoseTTAFold permet même la conception de protéines à partir de descriptions simples, similaires au système DALL-E qui génère des images à partir d’invites de texte.

“Ainsi, par exemple, vous pouvez dire à RoseTTAFold : concevez une protéine qui bloque cette protéine du virus de la grippe, ou concevez une protéine qui bloquera ces cellules cancéreuses”, a-t-il déclaré dans le communiqué de presse de la Fondation BBVA. « RoseTTAFold fabriquera ensuite ces protéines. Nous les avons fabriqués en laboratoire et nous constatons qu’ils ont exactement ces fonctions.

Un vaccin anti-coronavirus créé avec RoseTTAFold a été cliniquement testé et distribué en Corée du Sud. De nouveaux médicaments anticancéreux spécialement conçus sont en cours d’évaluation dans le cadre d’essais cliniques sur l’homme. Il existe des plans pour un spray nasal qui protège contre le COVID-19 et des travaux sont en cours sur un vaccin contre le VRS, un vaccin universel contre la grippe et des idées pour un vaccin contre une famille de virus liés au SRAS-CoV-2.

“Nous pensons que la quasi-totalité de la médecine sera transformée par la révolution de la conception des protéines”, a déclaré Baker. « Aujourd’hui, la plupart des médicaments sont fabriqués en apportant de petites modifications aux protéines qui existent déjà dans la nature. Maintenant que nous pouvons concevoir des protéines entièrement nouvelles, nous pouvons développer des médicaments beaucoup plus améliorés et plus sophistiqués qui, par exemple, peuvent traiter le cancer sans les effets secondaires, être fabriqués très rapidement lors de l’apparition d’une nouvelle pandémie et, en général, seront plus précis et plus robuste.

RoseTTAFold et AlphaFold2 sont librement accessibles à la communauté scientifique. Les mises à niveau ont pratiquement égalisé les temps de calcul requis par chacun.

Bien que ces outils d’IA n’aient pas entièrement supplanté les méthodes expérimentales, ils commencent à transformer à la fois le domaine de la conception de protéines et la recherche biologique plus généralement.

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