AI解密蛋白質奧秘 開啟精準醫療新紀元

最新研究顯示，人工智慧技術正協助科學家破解過去難以解析的蛋白質結構，這項突破將為癌症治療與罕病研究帶來革命性進展。

根據《自然-機器智慧》期刊3月31日發表的研究，科學家開發出兩款新型AI工具「InstaNovo」與「InstaNovo+」，能偵測傳統方法難以辨識的蛋白質。這項技術突破可望提升癌症治療效果、深化醫學界對疾病的認知，甚至解開某些動物特殊能力的分子機制。

若將DNA比喻為生物體的設計藍圖，蛋白質就是實際建構的成品。然而蛋白質在生成過程中常會出現變異：可能被修飾、切割，甚至產生與原始基因設計不符的結構。這些「隱藏版」蛋白質長期以來都是科學家難以破解的謎題。

美國國家標準技術研究院化學家班傑明·尼利形容，這項技術是邁向蛋白質研究「聖杯」的重要一步，能大規模解析未知蛋白質的基因特徵。他舉例，未來甚至可用來尋找魟魚腎臟中讓牠們能適應不同鹽度水域的特殊蛋白質。

InstaNovo採用類似GPT-4的轉換器模型架構，能將質譜儀繪製的蛋白質「指紋圖」轉譯為胺基酸序列；InstaNovo+則採用擴散模型技術，如同AI繪圖工具般逐步去除雜訊，重現清晰的蛋白質結構。雖然現有資料庫仍是重要參考，但這些AI模型已能推測出尚未被收錄的蛋白質片段。

在人類免疫蛋白分析這項高難度任務中，研究顯示InstaNovo找出的候選蛋白片段是傳統資料庫搜尋法的3倍，InstaNovo+更高達6倍。當兩者並用時，效果更顯著提升。

丹娜-法伯癌症研究所化學家阿曼達·史密斯爾斯對此技術充滿期待，她計劃用來研究胰臟癌為何會導致肌肉快速萎縮。她指出：「這可能是癌細胞製造的特殊蛋白質，或是正常細胞蛋白功能被幹擾所致，這些都是我們尚未完全理解的生物學關鍵。」

不過研究團隊也提醒，目前AI預測仍有約5%的誤判率，需要額外驗證。華盛頓大學電腦科學家威廉·諾布林強調，如何有效評估這些AI工具仍是待解難題。史密斯爾斯則認為，AI測序技術並非要取代傳統資料庫搜尋，而是相輔相成的工具，她說：「沒有任何單一工具能解決所有問題，但正是這類創新工具持續推動著領域進步。」