РЕДВУД-СИТИ, Калифорния, 27 мая 2026 г. — Сегодня Biohub объявила о выпуске симулятора мира протеиновой биологии: научного движка для прогнозирования, проектирования и открытий, способного сопоставлять белки по всему древу жизни, предсказывать их структуры и проектировать новые белковые связующие агенты, функционирующие в лабораторных экспериментах.
Белки — это механизм жизни. Практически каждая функция человеческого организма зависит от них. Они входят в число важнейших мишеней в медицине, однако проектирование функциональных, стабильных белков, работающих в организме должным образом, представляет собой сложнейшую научную и техническую задачу.
Сегодня Biohub предоставляет исследователям по всему миру открытый движок для прогнозирования структуры белков, их проектирования и биологических открытий, созданный на базе трех релизов: ESMC, ESMFold2 и ESM Atlas:
- Основная научная гипотеза ESM заключается в том, что обучение языковой модели на последовательностях всей жизни заставит ее усвоить фундаментальные свойства, определяющие протеиновую биологию, — правила, лежащие в основе того, как белки сворачиваются, взаимодействуют и функционируют во всех живых организмах. В ее основе лежит ESMC, передовая языковая модель, представляющая белки и обученная примерно на 2,8 миллиарда последовательностей со всего древа жизни.
- ESMFold2 — это проектный движок, созданный для преобразования представлений последовательностей ESMC в трехмерные структуры биомолекулярных комплексов с атомным разрешением. В экспериментах, описанных в preprint, исследователи использовали ESMFold2 для проектирования белковых связующих против пяти ключевых мишеней в онкологии и иммунологии — этот вычислительный поиск занял считанные дни, а не месяцы или годы. Прошедшие лабораторную валидацию связующие агенты продемонстрировали высокую аффинность, специфичность и стабильность (свойства, критически важные для клинического применения) и показали минимальное сходство с последовательностями в публичных базах данных, что говорит о том, что модель производит решения de novo, а не извлекает известные связующие вещества.
- ESM Atlas позволяет ориентироваться в представлениях ESMC по 6,8 миллиарда белковых последовательностей и 1,1 миллиарда предсказанных структур — это крупнейшее на сегодняшний день применение ИИ в протеиновой биологии. Он упорядочивает белки на основе связей, изученных моделью, выявляя взаимосвязи, которые не были зафиксированы в существующих базах данных, включая эволюционные связи между ферментами редактирования генов, распространенными по удаленным ветвям жизни. Большая часть этой биологии никогда не аннотировалась. Для исследователей, работающих с малоизученными заболеваниями, это делает не охарактеризованную биологию доступной для поиска.
Все три разработки доступны бесплатно для мирового научного сообщества на Biohub Platform.
«Проектирование взаимодействий между белками — фундаментальная проблема в биохимии и важнейший элемент разработки лекарств. Мы показали, что эти модели настолько точно воспроизводят симулятор мира биологии, что можно проектировать белковые интерфейсы с помощью вычислений, переносить их в лабораторию, и они работают так, как было предсказано». — Алекс Ривз (Alex Rives), руководитель научного отдела Biohub
«Проектирование взаимодействий между белками — фундаментальная проблема в биохимии и важнейший элемент разработки лекарств. Мы показали, что эти модели настолько точно воспроизводят симулятор мира биологии, что можно проектировать белковые интерфейсы с помощью вычислений, переносить их в лабораторию, и они работают так, как было предсказано».
ESMFold2: более быстрый путь от протеиновой биологии до проектирования связующих веществ
ESMFold2 — это открытая передовая модель прогнозирования структуры, которая переводит знания о закономерностях эволюции, закодированные в ESMC, в точные 3D-модели белков и их взаимодействий с атомным разрешением. Она лидирует среди стандартных бенчмарков свертывания белков при прогнозировании белково-белковых взаимодействий и взаимодействий антитело-антиген.
Терапия на основе антител стала краеугольным камнем современной медицины, на ее долю приходится примерно четверть всех новых одобрений лекарств FDA в области онкологии, аутоиммунных заболеваний и состояний, которые раньше имели мало вариантов лечения. Поиск жизнеспособного терапевтического кандидата зависит от выявления молекул, которые прочно и специфично связываются с мишенью заболевания; на разработку одного доклинического кандидата в связующие обычно уходит от трех до четырех лет. ESMFold2, предсказывающая конфигурации структуры, наиболее вероятно обеспечивающие высокую аффинность к заданной мишени, позволяет перенести большую часть первоначального поиска в область вычислений, создавая пригодные для экспериментальной проверки проекты за считанные дни.
Исследователи Biohub использовали модель для проектирования белковых связующих против пяти мишеней в центре исследований рака и иммунологии — EGFR и PDGFRβ (участвующих в опухолевом росте), PD-L1 и CTLA-4 (иммунных контрольных точек, которые раковые клетки используют для уклонения от обнаружения) и CD45 (регулятора сигнализации иммунных клеток). Проекты достигли показателей успешности 36–88% для компактных мини-связующих и 15–29% для форматов на основе антител с подтвержденным связыванием в лабораторных экспериментах. Для PD-L1 спроектированные связующие восстанавливали сигнализацию T-клеток в лабораторных тесках, блокируя тот же путь, на который нацелены одобренные методы терапии контрольных точек.
ESMFold2 меняет точность и скорость раннего поиска терапевтических связующих, превращая первоначальный скрининг из преимущественно эмпирического в управляемое вычислениями проектирование, занимающее часы или дни.
«Компания Biohub родилась из уверенности в том, что открытая наука ускоряет открытия. Предоставление этих инструментов в свободный доступ означает, что исследователи во всем мире смогут быстрее продвигаться к персонализированным лекарствам, которые работают для отдельных пациентов, поскольку они нацелены на конкретную биологию, вызывающую их заболевание». — Д-р Присцилла Чан (Priscilla Chan), соучредитель Biohub
«Компания Biohub родилась из уверенности в том, что открытая наука ускоряет открытия. Предоставление этих инструментов в свободный доступ означает, что исследователи во всем мире смогут быстрее продвигаться к персонализированным лекарствам, которые работают для отдельных пациентов, поскольку они нацелены на конкретную биологию, вызывающую их заболевание».
Общая открытая научная экосистема, построенная на симуляторе мира протеиновой биологии
Симулятор мира протеиновой биологии обучен на эволюционной летописи самой жизни: миллиардах белковых последовательностей, охватывающих всю полноту жизни, включая бактерии в глубоких слоях почвы, организмы в экстремальных условиях и более чем 20 000 типов белков, обнаруженных в организме человека. Задача обучения проста: предсказать аминокислоты, которые отбирает эволюция. Поскольку эволюция имеет тенденцию сохранять белки, приспособленные к своим функциям, закономерности, сохраненные за миллиарды лет данных, неявно кодируют физические правила, управляющие функциями белков. Данная работа показывает, что в результате такого обучения возникает симулятор мира, который достаточно глубоко усвоил эти правила, чтобы генерировать функциональные белки с нуля.
Миссия Biohub — излечивать и предотвращать заболевания. Мы верим, что путь к этой цели лежит через понимание биологии на самом глубоком уровне и предоставление инструментов этого понимания каждому ученыю. В совокупности ESMFold2, ESMC и ESM Atlas образуют передовую, находящуюся в открытом доступе экосистему для прогнозирования и проектирования структуры белков — общую основу для любого исследователя, работающего в области фундаментальной биологии или разработки новых терапевтических средств.
О Biohub
Biohub — это биомедицинская исследовательская организация со статусом 501(c)(3), которая реализует первую крупномасштабную инициативу по объединению передового ИИ и передовой биологии для борьбы с болезнями. Обладая вычислительными мощностями, исследованиями и разработками в области ИИ, а также передовыми технологиями для измерения, визуализации и программирования биологии, Biohub позволяет ученым по всему миру использовать биологию на базе ИИ для изучения того, как клетки функционируют и организуются в системы, чтобы в конечном итоге понять причины возникновения болезней и то, как их вылечить или предотвратить. Узнайте больше на сайте biohub.org.
Контакты для прессыpress@biohub.org
