扩展AlphaFold应用 谷歌母公司成立AI驱动药物发现公司

2021年11月4日，谷歌的母公司Alphabet宣布在英国成立一家名为“Isomorphic Labs”的公司。该公司将在伦敦人工智能实验室DeepMind成功预测蛋白结构的研究基础上发展，旨在将智能AI的深度学习方法应用于药物发现。

研发新药是一个漫长的、需要反复试验的复杂过程，而Alphabet相信人工智能可以加快这一进程。DeepMind在去年11月，成功通过其深度学习模型AlphaFold人工智能系统，精确地基于氨基酸序列，预测了蛋白质的3D结构。其准确性可以与使用冷冻电子显微镜（CryoEM）、核磁共振或X射线晶体学等实验技术解析的3D结构相媲美。

DeepMind的研究人员把折叠好的蛋白质设想成一幅具有3D结构的“空间图画”（spatial graph），而氨基酸则是这副“空间图画”中节点和线条。基于神经网络系统，他们设计了AlphaFold系统来解析这一空间图画的结构。它使用了进化相关的氨基酸序列，多序列对比（multiple sequence alignment, MSA）以及对氨基酸对（amino acid pairs）的评估来优化“空间图画“的描绘。研究人员还使用庞大的蛋白数据库对AlphaFold进行训练。通过不断地迭代，AlphaFold系统学习到了基于氨基酸序列，精确预测蛋白结构的能力。

▲AlphaFold的神经网络模型构架（图片来源：DeepMind Blog）

在约8个月后，Alphabet发布这一AI系统预测的蛋白结构数据库（AlphaFold Protein Structure Database），放大了这些发现的影响。该数据库包含超过35万个预测的蛋白质结构，覆盖包括98.5%的人类蛋白，以及20种生物学研究中常用模式生物（大肠杆菌、果蝇、斑马鱼、小鼠…），免费提供给全球的科研人员开放使用。欧洲生物信息研究所主任Ewan Birney博士将它称之为人类基因组图谱发布以来最重要的数据库之一。

“你可以把它（Isomorphic Labs）看作是DeepMind的一家姊妹公司。”DeepMind公司首席执行官 Demis Hassabis先生表示，“我们将专注于构建基本生物过程的模型，使用计算机来预测药物将如何表现，蛋白质相互作用、新型小分子设计、结合亲和力和毒性分析都是预测模型的潜在目标。”