منحت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2024 لثلاثة باحثين تقديرًا لإنجازاتهم الرائدة في التنبؤ، وتصميم هياكل البروتينات.
وقد حصل ديفيد بيكر من جامعة واشنطن على نصف الجائزة بفضل إسهاماته في تصميم البروتينات باستخدام الحاسوب، في حين حاز ديميس هاسابيس وجون جامبر من شركة ديب مايند – التابعة لجوجل – النصف الآخر من الجائزة لتطويرهما نظام الذكاء الاصطناعي “AlphaFold“، الذي أحدث ثورة في مجال التنبؤ بهياكل البروتينات.
وتتحكم البروتينات في معظم العمليات الخلوية، وتعتمد وظيفتها بنحو كبير على بنيتها الثلاثية الأبعاد. وقد كان التنبؤ بهياكل البروتينات يُعد أحد أكبر التحديات في علم الأحياء.
واستطاع فريق ديفيد بيكر تصميم أنواع جديدة تمامًا من البروتينات باستخدام خوارزميات حاسوبية، وتفتح تلك التصاميم المبتكرة للبروتينات آفاقًا واسعة لاستخدامها كأدوية ولقاحات ومواد نانوية، مما يوفر تطبيقات متنوعة في مجالات الطب والتكنولوجيا الحيوية.
وأما نظام “AlphaFold” الذي طوره ديميس هاسابيس وجون جامبر، فقد حل مشكلة بيولوجية طويلة الأمد تتعلق بالتنبؤ الدقيق بهياكل البروتينات بناءً على تسلسل الأحماض الأمينية فقط.
وجاءت هذه الطفرة في عام 2020 عندما قدمت شركة ديب مايند الإصدار الثاني من “AlphaFold” في مسابقة التقييم النقدي لتنبؤ هياكل البروتين (CASP)، حيث حقق دقة تنبؤ تضاهي تلك التي تُتحقق في التجارب المعملية المعقدة.
وتُعقد مسابقة CASP كل عامين منذ عام 1994، وتهدف إلى تقييم أساليب التنبؤ بهياكل البروتينات، حيث يتعين على المشاركين التنبؤ بهياكل بروتينات تم تحديدها تجريبيًا ولم تُنشر بعد.
ومنذ إطلاق “AlphaFold 2″، واصلت شركة ديب مايند تطوير التقنية، وقدمت في عام 2024 الإصدار الثالث “AlphaFold 3” القادر على التنبؤ ليس فقط بهياكل البروتينات، ولكن أيضًا بتفاعلاتها مع الحمض النووي DNA، والحمض النووي الريبوزي RNA، والجزيئات الأخرى.
أكدت لجنة نوبل أن الاكتشافات التي توصل إليها الحائزون على الجائزة تمتلك تأثيراً هائلاً في العلم، إذ تُمكن من فهم أفضل للعمليات البيولوجية وتسهم في تسريع تطوير أدوية جديدة. وأشارت اللجنة إلى أن الأساليب المستندة إلى الحوسبة في التنبؤ وتصميم هياكل البروتينات تفتح “إمكانات هائلة” لأبحاث وتطبيقات المستقبل.