שפת החלבונים

חוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת תל אביב מציגים בכתב העת PNAS את BetaDescribe – מערכת חלוצית המתרגמת רצפי חלבונים לשפה טבעית, ובכך סוללת דרך חדשה להבנת תפקודי חלבונים ולהאצה של פיתוח תרופות.

אנליזה של חלבונים היא צורך חיוני בעולמות הרפואה והביוטכנולוגיה, כפי שמדגימות פריצות דרך שונות ובהן “אוזמפיק”, תרופה שפיתוחה שאב השראה מפפטיד הנמצא ברוק של לטאה מדברית נדירה ומשמשת לטיפול בהשמנה, סוכרת ועוד; אולם במישור הניסויי מדובר כיום בתהליך ממושך ויקר, וגם מודלי שפה גדולים (LLMs) אינם ממלאים משימה זו בהצלחה רבה.

זה הרקע לפיתוחה של BetaDescribe – מערכת AI שממירה רצפי חלבונים לטקסטים המפרטים את תפקודם של רצפים אלה ומאפיינים נוספים שלהם. בכך מגשרת המערכת על הפער הרחב בין קבוצת החלבונים המוגבלת שאופיינה באופן ניסויי במעבדות (כ-2.5 מיליארד חלבונים) לבין טריליוני החלבונים הקיימים בטבע.

בניגוד לגישות מסורתיות המבוססות על דמיון לרצפים מוכרים, BetaDescribe משלבת מודל גנרטיבי, מנגנוני אימות ושיפוט חכם וכך מצליחה להסיק את התפקוד של חלבונים גם אם אלה אינם “קרובי משפחה” של חלבונים ידועים. טכנולוגיה זו מספקת מידע מפורט גם על מאפייניו התפקודיים של החלבון, פעילותו הקטליטית, מעורבותו בתהליכים מטבוליים ואתרי קישור שבהם אפשר להשתמש לצרכים רפואיים ואחרים.

החוקרים הדגימו את יעילותה של המערכת החדשה בפענוחם של שישה חלבונים שלא אופיינו עד כה.

טכנולוגיה חדשה זו צפויה להאיץ מחקר רפואי, פיתוח תרופות ופיתוחים ביוטכנולוגיים וחקלאיים. היכולת להפיק במהירות השערות מבוססות על תפקודם של חלבונים בלתי מוכרים עשויה לקצר משמעותית את הדרך מגילוי בסיסי ליישום רפואי ותעשייתי ולהפוך את האנליזה הביולוגית לתהליך ממוקד ויעיל יותר.

המאמר נכתב בהובלתו של הדוקטורנט עידו דותן, בהנחייתם המשותפת של פרופ’ יונתן בלינקוב מהפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב בטכניון ופרופ’ טל פופקו מהפקולטה למדעי החיים מאוניברסיטת תל אביב. לצדם השתתפו בכתיבה פרופ’ ערן בכרך, פרופ’ מרסלו ארליך והדוקטורנטית איריס ליובמן מהפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת תל אביב. המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (ISF).

למאמר לחצו כאן