Милиони молекули за часове – изкуственият интелект навлиза във фармацевтиката и открива нови лекарства по-бързо от всички останали

Boltz-2 създава нови формули в суперкомпютър. Без епруветки и хора.

Изследователи от Масачузетския технологичен институт, заедно с биотехнологичния стартъп Recursion и инженери на NVIDIA, представиха Boltz-2 – нов биомолекулярен изкуствен интелект, който е способен драстично да ускори разработването на лекарства. Моделът, публикуван през юни по лиценз на Масачузетския технологичен институт, съчетава прогнозиране на триизмерната структура и оценка на силата на молекулното свързване в един -единствен инструмент. Благодарение на това скринингът на милиони съединения вече отнема часове вместо седмици.

Основното предимство на Boltz-2 е, че той се доближава до точността на free-energy perturbation (FEP), които се считат за еталон за оценка на здравината на молекулните връзки, но е до хиляда пъти по-бърз. На суперкомпютъра BioHive-2 на Recursion, изграден на базата на NVIDIA DGX SuperPOD с графични ускорители H100 Tensor Core, моделът може да анализира милиони двойки лиганд-протеин едновременно и да дава резултати за 20 секунди на един графичен процесор. Това променя правилата на играта за фармацевтичната индустрия: вместо дълги лабораторни експерименти или седмици чакане за изчисления, изследователите могат незабавно да отсеят неподходящите молекули и да се съсредоточат върху обещаващите.

При тестовете Boltz-2 изпревари класическите методи за молекулен докинг и предишните подходи за машинно обучение, като показа два пъти по-висока точност при задачите за масов скрининг, включително MF-PCBA. Този скок стана възможен благодарение на инженерни подобрения. Специалистите на NVIDIA елиминираха изчислителните затруднения, като внедриха собствените си патентовани ядра cuEquivariance, които ускориха ключовите „триъгълни“ операции. Това намали разходите за обучение и прогнозиране до три пъти и намали консумацията на памет.

Моделът е обучен върху повече от три милиона примера, получени от биологични тестове. Този мащаб позволи на Boltz-2 да отчете едновременно пространствената конфигурация на молекулите и тяхната активност. В реалните приложения това означава по-бързо и по-точно търсене на потенциални лекарства в най-ранните етапи на изследванията.

За индустрията е създадена отделна версия – Boltz-2 NIM. Това е микроуслуга, която приема последователности от протеини, РНК, ДНК или лиганди и връща триизмерните структури заедно с прогнози за техните взаимодействия. Услугата се предлага с поддръжката на NVIDIA AI Enterprise и дава възможност на фармацевтичните компании да намалят изчислителните разходи, като същевременно поддържат висока производителност на изследванията.

Тъй като моделът е пуснат под отворения MIT лиценз, той може да бъде свободно използван, адаптиран и преобучаван. А когато се съчетае с мощните изчислителни клъстери като BioHive-2, Boltz-2 се превръща в инструмент, който може значително да ускори създаването на нови лекарства. На фона на бързата надпревара за иновативни терапии, този проект вече е приветстван като една от най-важните стъпки в прилагането на изкуствения интелект в молекулярната биология.