近期,关于AlphaFold的影响的讨论不断涌现,推崇的声音不少,但质疑的声音也层出不穷,作为人工智能领域的热点,AlphaFold可谓是站在风口浪尖上。
AlphaFold可以用于哪些领域,关于它的质疑又是怎么回事,我们先从最近的一项研究谈起。
随着AlphaFold站在聚光灯下,关于它的赞美声和议论声也如潮水般袭来,其中有些合理,也有些并不见得合理。
论文截图,截图来自embopress.org
在AlphaFold出现之前,分子对接方法通常是从候选化合物开始,将每个候选化合物与目标蛋白质进行对接,以寻找最有可能结合的化合物,并进行粗略排序。而现在,这种方法可以在蛋白质结构数据库上完成。
但目前仍然不能保证AlphaFold在任何情况下都有用。因此,研究人员必须经过不断的试验来进行核对。由于这些数据库的的算法有很多种,因此可能会出现一种让科学家左右为难的情况:两种方法得出的结果完全不同,但是他们又无法事先对这些算法得出的结果进行预测。
因此,这篇论文的研究团队利用AlphaFold生成的蛋白质结构,探索了现有算法能否准确预测细菌蛋白与抗菌化合物的相互作用,并对算法的性能进行了评估,发现模型在识别真正的蛋白质-配体相互作用方面的预测能力较弱,并证明需要使用基于机器学习的方法进行建模来提高模型性能,让AlphaFold2更好地进行药物研发。
218种活性化合物、100种非活性化合物和296种AlphaFold2预测的大肠杆菌必需蛋白质结构的结合亲和力预测,图片来自embopress.org
在新晋明星AlphaFold走在争议潮水中时,科学家也中肯地给出了自己的观点。
2022年9月12日,杜克大学有机化学博士德里克·洛(Derek Lowe)在《科学》(Science)杂志以“Not AlphaFold's Fault”为题发文,表示“即使AlphaFold已经在完善,但是要真正准确预测蛋白质结构,还是有很长的路要走”。
文章截图,截图来自science.org
德里克指出,即使加入机器学习方法可以提高AlphaFold的准确性,但是这并非是完全成功的,因为只有一部分机器学习算法达到了提高准确性的目的,而且它们的优化效果仍差强人意。
即使AlphaFold可能为研究人员提供合理的蛋白质结构,但科学家需要关注的是这些蛋白质结构是否真的有用。
德里克表示,“这也是我不断对‘AlphaFold将彻底改变药物研发’的炒作泼冷水的原因之一。再想到几个月前,那些大放厥词说‘革命来了’的人,多半是不知道AlphaFold的预测结果到底如何。”
此外,西雅图华盛顿大学(UW)生物化学家大卫·贝克(David Baker)也曾表示,他们团队曾在一次试验中,利用人工智能得到的150种蛋白质中没有一种起作用,“它们根本没有折叠,只是在试管底部形成了粘液。”
尽管目前AlphaFold的预测准确性较低,但是多年来它在不断地完善,因此,AlphaFold后面还有很长的路要走。与此同时,我们没有理由认为AlphaFold的方法是行不通的,只是目前的软件和硬件水平可能无法支持我们的需求。AlphaFold预测的准确性有待考察,但是它的应用给许多生命科学领域的研究带来了巨大变化。
“自AlphaFold以来,我们设计蛋白质的方式发生了变化,”西班牙赫罗纳大学的计算生物学家Noelia Ferruz说,“我们正在见证非常激动人心的时刻。”
总的来说,目前关于AlphaFold的争议依然存在,我们无法否定它带来的革新,但也无法忽视它存在的弊端。至于AlphaFold最终会变成什么样子,能给科研工作带来什么,或许时间会告诉我们。
参考资料
1.Benchmarking AlphaFold‐enabled molecular docking predictions for antibiotic discovery | Molecular Systems Biology (embopress.org)
2.Not AlphaFold's Fault | Science | AAAS
3.7 case studies highlighting the potential of DeepMind's AlphaFold (drugdiscoverytrends.com)
4.Scientists are using AI to dream up revolutionary new proteins (nature.com)
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作者:崔芳菲
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