Was wäre, wenn KI mit Proteinen sprechen könnte? Sie wissen schon, diese großen, komplexen Moleküle, die viele wichtige Aufgaben im Körper erfüllen? Nun, halten Sie Ihre Laborkittel fest, denn Ankh – ein neues Proteinsprachmodell – will genau das tun.
Ankh wurde von einer Gruppe von Experten der Universitäten München und Columbia in Zusammenarbeit mit dem Biotech-Unternehmen Protinea entwickelt. Der Name stammt von einem altägyptischen Symbol, das für das Leben steht, und passt gut zu einem KI-Sprachmodell, das sich mit den Grundbausteinen des Lebens beschäftigt.
Einem Forschungspapier zufolge lernt Ankh die „Sprache der Proteine“, indem es einen großen Datensatz von Proteinsequenzen analysiert und dann dieses Wissen nutzt, um neue Proteinsequenzen zu erstellen und dann zu versuchen, deren Funktionsweise zu bestimmen.
Ein Protein-Sprachmodell wie Ankh und ein großes Sprachmodell wie ChatGPT sind sich ähnlich. In Proteinen besteht das Alphabet aus Aminosäuren. Diese Aminosäuren sind miteinander verbunden und bilden Ketten, ähnlich wie Wörter. Die Reihenfolge der Aminosäuren muss in einer bestimmten Reihenfolge sein, damit sich das Protein in die richtige 3D-Form falten kann, was für seine Funktion unerlässlich ist. Im Grunde ist es so, wie wenn Menschen Wörter in einer bestimmten Sprache zusammensetzen und dabei eine Reihe von Regeln befolgen, um richtig zu kommunizieren.
Ein Large Language Model versucht vorherzusagen, welches Wort in einer bestimmten Ausgabe gemäß einer Aufforderung am sinnvollsten wäre, und Ankh versucht im Grunde dasselbe, indem es errät, welche biologische Konfiguration für eine bestimmte Ausgabe am sinnvollsten wäre, wenn man alles berücksichtigt, was wir über Proteine und ihre strukturellen Regeln wissen.
Das Verständnis von Proteinen (und ihrer Sprache) ist für die menschliche Biologie von entscheidender Bedeutung. Sie spielen eine Schlüsselrolle für die Struktur, Funktion und Regulierung der Gewebe und Organe des Körpers.
Die Fähigkeit von Ankh, das Verhalten von Proteinen zu analysieren und vorherzusagen, könnte in der Medizin, der Umweltwissenschaft und anderen Bereichen äußerst hilfreich sein. In der Arzneimittelforschung könnte Ankh beispielsweise dazu verwendet werden, vorherzusagen, wie Proteine mit verschiedenen Substanzen interagieren, was die Entwicklung neuer Medikamente erheblich beschleunigen könnte.
Außerdem kann es Wissenschaftlern helfen zu verstehen, wie Mutationen in Proteinen zu Krankheiten führen können, was in der Genforschung von unschätzbarem Wert ist.
Neben der Medizin kann Ankh auch in der synthetischen Biologie eingesetzt werden, um neue Proteine mit den gewünschten Funktionen zu entwickeln. Dies hat weitreichende Auswirkungen auf Bereiche wie erneuerbare Energien und Materialwissenschaften. Durch die Entwicklung von Proteinen, die z. B. Kunststoffe abbauen oder Biokraftstoffe effizienter herstellen können, kann Ankh zur Lösung einiger der dringlichsten Umweltprobleme unserer Zeit beitragen.
Einsatzmöglichkeiten für Ankh. Bild: Arvix.org
Wie TCN kürzlich berichtete, ist OpenAI – der KI-Gigant, der für die Entwicklung des Bildgenerators Stable Diffusion bekannt ist – kein Unbekannter in der Proteinwelt. Sie haben sich auch in der KI für die Proteinforschung ausgetobt. Mit Ankh, das ebenfalls auf der Bildfläche erscheint, scheint die KI das Forschungsfeld zu beleben und Proteine so interessant wie möglich zu machen.
Ankh ist öffentlich zugänglich und wird unter der CC BY-NC-SA 4.0-Lizenz vertrieben, wenn Sie also mit Ihren Proteinen sprechen wollen, nur zu.
Und wie geht es mit Ankh weiter? Die Forscher halten sich bedeckt, aber wir können mit einer schnellen Entwicklung neuer Funktionen und Verbesserungen rechnen. Und was Chaos-GPT betrifft, die KI, die die Weltherrschaft anstrebt? Sie sollte sich vielleicht mit Ankh zusammentun. Denn seien wir mal ehrlich: Proteine regieren die Welt.
