AlphaFold: cinco años de impacto
Hace cinco años, AlphaFold 2 resolvió el problema de la predicción de la estructura de las proteínas, lo que abrió nuevas vías de investigación biológica y nos proporcionó nuestra primera prueba importante de que la IA puede ser una herramienta poderosa para hacer avanzar la ciencia.
Las proteínas son las complejas máquinas microscópicas que impulsan todos los procesos de una célula viva. Están compuestas por cadenas largas y únicas de aminoácidos que se pliegan con precisión en una estructura tridimensional que define en gran medida la función de la proteína, por lo que conocer esta forma es fundamental para el descubrimiento de fármacos y la comprensión de las enfermedades.
Si una proteína se pliega de forma incorrecta, puede perder su función y provocar enfermedades como el alzhéimer y el párkinson. Durante décadas, determinar estas estructuras era una tarea monumental que a menudo requería un año o más de costoso y laborioso trabajo experimental.
En el concurso CASP 14 (Critical Assessment of protein Structure Prediction) del 2020, AlphaFold 2 predijo las estructuras de las proteínas basándose únicamente en sus secuencias de aminoácidos con una precisión asombrosa, un logro que se ha considerado ampliamente como la solución a este gran reto de la biología que llevaba 50 años sin resolverse. Pero el verdadero impacto duradero de este avance se produjo cuando pusimos AlphaFold en manos de la comunidad científica.
Un motor global para el descubrimiento
En el 2021, lanzamos la base de datos de proteínas de AlphaFold en colaboración con EMBL-EBI, lo que supuso un punto de inflexión para que AlphaFold se convirtiera en una herramienta científica adoptada en todo el mundo. Un año después, publicamos las predicciones de AlphaFold 2 para más de 200 millones de estructuras de proteínas, lo que llevaría cientos de millones de años solventar.
La base de datos de proteínas AlphaFold, disponible sin coste económico, ha acelerado la ciencia a una escala que antes era inimaginable. Más de 3 millones de investigadores de más de 190 países (82.000 de ellos en España) han usado esta herramienta, incluidos más de 1 millón de usuarios de países de ingresos bajos y medios. Más del 30% de las investigaciones relacionadas con AlphaFold se centran en comprender mejor las enfermedades, lo que beneficia al bienestar social.
El profundo valor científico y social de este trabajo fue reconocido en el 2024 con el Premio Nobel de Química.
Transformación en el mundo real
AlphaFold se ha convertido en una herramienta estándar para los científicos que abordan algunos de los problemas más acuciantes del mundo, desde la conservación hasta la salud cardíaca.
Cría de abejas más sanas y fuertes
Unos científicos de Europa han usado AlphaFold para comprender una proteína inmunitaria clave en las abejas, la vitelogenina (Vg). Estos conocimientos estructurales se están aplicando ahora a los esfuerzos de conservación de las poblaciones de abejas en peligro de extinción y están guiando el desarrollo de programas de cría asistida por IA para obtener polinizadores más sanos y resistentes.
Descubren la proteína que causa las enfermedades cardiacas
La aterosclerosis, causada por el "colesterol malo" (LDL), es la principal causa de mortalidad en el mundo. Durante décadas, la estructura de la proteína central de las LDL, la apolipoproteína B100 (apoB100), ha sido un misterio. AlphaFold 2 ha ayudado a revelar por fin su compleja forma de jaula. Este esperado proyecto proporciona a los investigadores farmacéuticos el nivel de detalle atómico necesario para diseñar nuevas terapias preventivas para el corazón.
Revolucionar la investigación
AlphaFold también está transformando la investigación científica, ampliando el acceso, acelerando los plazos y reduciendo drásticamente los costes.
Ampliando el acceso:
Los estudiantes turcos de grado Alper y Taner Karagöl aprendieron biología estructural por su cuenta durante la pandemia usando tutoriales online de AlphaFold, sin formación previa. Ahora han publicado 15 artículos de investigación.
AlphaFold se ha citado en más de 35.000 artículos y más de 200.000 artículos han incorporado elementos de AlphaFold 2 en su metodología. También está mejorando la calidad del trabajo que se produce.
Un análisis independiente del impacto de AlphaFold 2, llevado a cabo por Innovation Growth Lab, sugiere que los investigadores que usan AlphaFold 2 experimentan un aumento superior al 40% en la presentación de estructuras proteicas experimentales novedosas.
Es más probable que esas estructuras proteicas sean diferentes a las conocidas, lo que fomenta la exploración de áreas de la ciencia inexploradas. Además, las investigaciones relacionadas con AlphaFold 2 tienen el doble de probabilidades de ser citadas en artículos clínicos y muchas más de ser citadas en una patente que los trabajos típicos de biología estructural.
Una nueva era de la biología digital
Uno de los ejemplos más interesantes del impacto de AlphaFold es Isomorphic Labs, una empresa de descubrimiento de fármacos mediante IA fundada en el 2021, cuando este modelo revolucionario demostró ser lo suficientemente potente como para aplicarse al diseño racional de fármacos. Desde entonces, Isomorphic Labs ha desarrollado un motor unificado de diseño de fármacos para cambiar radicalmente la forma en que se diseñan nuevos medicamentos y acelerar el descubrimiento científico con la ambición de resolver todas las enfermedades algún día.
Junto con Isomorphic Labs, hemos desarrollado AlphaFold 3, que ofrece una visión sin precedentes de las células y que esperamos que transforme el proceso de descubrimiento de fármacos y dé paso a una era de "biología digital".
El modelo está diseñado para predecir la estructura y las interacciones de todas las moléculas de la vida, no solo las proteínas, sino también el ADN, el ARN y los ligandos (las moléculas pequeñas que componen la mayoría de los fármacos). También puede generar estructuras 3D conjuntas de complejos moleculares enteros, lo que permite una visión holística de cómo se une una posible molécula de fármaco a su proteína diana o cómo interactúan las proteínas con el material genético.
El servidor de AlphaFold permite a investigadores no comerciales de todo el mundo aprovechar esta tecnología, lo que acelera su capacidad para formular y probar nuevas hipótesis. Hasta ahora, ha ayudado a hacer más de 8 millones de pliegues (predicciones de estructuras e interacciones) para miles de investigadores de todo el mundo.
El futuro de la IA en la ciencia
Inspirándonos en AlphaFold, hemos desarrollado una nueva generación de modelos para resolver problemas en el ámbito de la biología. AlphaMissense y AlphaGenome usan la IA para evaluar las mutaciones genéticas que subyacen a las enfermedades. Nuestro modelo AlphaProteo puede diseñar nuevos aglutinantes de proteínas de alta resistencia que se dirigen a diversas moléculas, incluidas las asociadas al cáncer y la diabetes. Estos modelos están profundizando nuestra comprensión de las enfermedades complejas y, en última instancia, impulsando el desarrollo de nuevos tratamientos.
La biología fue nuestra primera frontera, pero consideramos que AlphaFold es el modelo de cómo la IA puede acelerar toda la ciencia a la velocidad digital. Desde la fusión y las ciencias de la Tierra hasta el descubrimiento científico en general, estamos buscando los próximos avances como AlphaFold. Nos entusiasma seguir colaborando con la comunidad científica mundial y ayudar a investigadores de todo el mundo a abordar los mayores desafíos a los que se enfrenta la humanidad.
