KI-Systeme von Deepmind machten in den vergangenen Jahren vor allem damit Schlagzeilen, in Spielen wie Schach, Go oder Starcraft 2 menschliche Gegner geschlagen zu haben. Jetzt könnte der Google-Schwester aber ein deutlich größerer Coup gelungen sein: Die KI-Software Alphafold kann mit überraschender Genauigkeit die Proteinfaltung voraussagen. Damit löst Deepmind ein Problem, das Biologen schon Jahrzehnte umtreibt.
Als Proteinfaltung wird der Prozess bezeichnet, durch den Proteine ihre dreidimensionale Struktur erhalten. Zwar gibt es experimentelle Methoden, um diese Struktur zu ermitteln, die sind aber zeitaufwendig und kostspielig. Daher sucht die Wissenschaft seit Jahrzehnten nach einer Möglichkeit, anhand der Abfolge an Aminosäuren, aus denen Proteine bestehen, eine Vorhersage über ihre Struktur zu treffen.
Seit 1994 findet mit CASP (Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction) alle zwei Jahre ein Gemeinschaftsexperiment statt, bei dem Wissenschaftler ihre Methoden zur Vorhersage der Proteinstruktur testen. An diesem Gemeinschaftsexperiment hat dieses mal auch Deepmind teilgenommen – mit beeindruckendem Erfolg. Von den 100 im Rahmen des Wettbewerbs zu lösenden Proteinsequenzen konnte die Deepmind-KI in 70 Fällen so präzise die Struktur vorhersagen, wie es bislang nur durch experimentelle Versuche möglich war.
Beim CASP kommt der sogenannte „Global Distance Test“ zum Einsatz. Der misst, wie hoch die Ähnlichkeit zwischen vorhergesagter und tatsächlich ermittelter Proteinstruktur ist. Der höchste zu erreichende Wert ist ein GDT von 100. Auch in dieser Metrik konnte die Deepmind-Lösung überzeugen: Der Medianwert der Alphafold-Software lag über alle 100 Proteine hinweg bei 92,4 GDT.
Wissenschaftler zeigen sich begeistert
„Zu sehen, wie Deepmind eine Lösung für dieses Problem erarbeitet, nachdem wir so lange und nach so vielen Stopps und Starts persönlich an diesem Problem gearbeitet haben, und uns gefragt haben, ob wir jemals dort ankommen würden, ist ein ganz besonderer Moment“, so John Moult, der Mitbegründer von CASP. Für Moult stellt der Erfolg von Deepmind einen Meilenstein dar.
Auch der Chemie-Nobelpreisträger Venkatraman Ramakrishnan zeigt sich begeistert. Der von Deepmind erreichte Durchbruch komme Jahrzehnte früher, als viele Wissenschaftler bislang angenommen hatten. „Es wird spannend zu sehen sein, auf welch vielfältige Weise sie die biologische Forschung grundlegend verändern wird“, so Ramakrishnan. Wissenschaftler drängen jetzt auf eine zeitnahe Veröffentlichung durch das Deepmind-Team, um die Funktionsweise des Systems verstehen zu können. Das wie Google zum Alphabet-Konzern gehörende Unternehmen verspricht, eine wissenschaftliche Veröffentlichung im Nachgang zum Wettbewerb zu liefern.
