科學家利用 AI 模型模擬五億年進化，產生前所未見的新螢光蛋白

八位 Meta FAIR 蛋白質團隊（2023 年 8 月遭 Meta 裁撤）前科學家去年成立生物 AI 模型開發新創公司 EvolutionaryScale，攜手非營利性生醫科學與技術研究機構 Arc Institute 開發 ESM3 AI 模型。研究員透過模型模擬五億年蛋白質進化，創造出自然界未有的新螢光蛋白。論文發表於《科學》期刊。

過去的研究顯示，合成蛋白質可以為自然蛋白質的結構與功能提供獨特的洞見。目前，大多數這類蛋白質都是自然界已有蛋白質的複製品，但新發表研究卻模擬產生現實世界未見的新型蛋白質。

團隊用現有蛋白質的資料為產生新蛋白質的基礎，以 ESM3 AI 模型（為一種類型聊天機器人模型的多模態生成式語言模型）對從 3.15 億條蛋白質序列、2.36 億個蛋白質結構，以及 5.39 億個蛋白質註解所產生的符元（token）訓練。

研究員指出，這相當於為模型灌輸五億年進化知識，使從基本程式碼開始，在虛擬時間進化成現代虛擬蛋白質。虛擬蛋白質透過標準蛋白質合成技術轉化為現實世界的人工蛋白質。最終產生基因序列與其他已知蛋白質不同的全新蛋白質。

團隊以 ESM3 模型產生新綠色螢光蛋白，命名為 esmGFP。此類蛋白在紫外光下會發出螢光，通常用做標記物。

可預見的是，生成式人工蛋白質無疑能為今後研究開啟新途徑，不僅更深入了解蛋白質本質與用途，還能開發各種新應用。團隊表示，ESM3 模型可製造用於醫學、環境研究及其他各種應用領域的新型蛋白質。