Цифровой сервис упростит разработку искусственных ферментов для промышленности и медицины

❋ 4.4

Ученые ИТМО разработали веб-платформу, которая за считанные секунды с высокой точностью «рассчитывает» способность ускорять химические реакции у нанозимов — искусственных ферментов. Платформа бесплатна и проста в использовании — решать задачи помогает встроенный ИИ-ассистент на основе ChatGPT. Предложенный инструмент пригодится в создании новых препаратов для онкологических заболеваний и детекторов опасных веществ.

Университет ИТМО

# медицина

# промышленность

# ферменты

# цифровой сервис

Первый автор статьи Юлия Разливина / © Передовая инженерная школа ИТМО

Результаты работы опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters. Нанозимы — недорогая альтернатива природным ферментам (сложные белковые соединения, ускоряющие и запускающие биохимические реакции в организме). Такие наночастицы стабильны и долго хранятся, а их активность как катализаторов (то есть ускорителей реакций) можно регулировать. Из-за этих свойств нанозимы используют для терапии и диагностики онкологических заболеваний, детектирования экологически опасных веществ, а также в качестве биосенсоров в пищевой промышленности.

Однако некоторые свойства нанозимов сложно контролировать и предсказывать, из-за чего разрабатывать частицы долго и дорого. Для решения этой проблемы исследователи Центра искусственного интеллекта в химии ИТМО создали ансамбль из нескольких моделей машинного обучения — они вычисляют основные параметры каталитических реакций. Ранее ученые уже работали над похожей темой и сделали веб-платформу, которой пользуются более чем в 50 странах мира.

В свежей работе они применили новый алгоритм, расширили перечень составов наночастиц и модификаций их поверхности, а также добавили на сайт LLM-помощника — его сделали вместе со студентами AI Talent Hub Университета ИТМО. Благодаря тому, что ученые расширили базу данных, у используемого алгоритма более высокая точность: они проанализировали 1200 образцов из 400 научных статей, включив в работу 390 уникальных составов нанозимов. Платформа позволяет предсказывать скорость и другие параметры химических реакций с участием искусственных ферментов.

«Наша первая работа получила хороший отклик, и мы поняли, что платформу надо улучшать и развивать. Первая версия не учитывала много условий, которые могут повлиять на результаты в реальных синтезах, поэтому мы расширили возможности: включили большее разнообразие составов и типов каталитической активности веществ», — рассказала Юлия Разливина, первый автор статьи, аспирантка второго курса химико-биологического кластера ИТМО. Сейчас ученые разрабатывают алгоритмы для автоматического сбора базы данных, что поможет предсказывать свойства нанозимов с еще большей точностью и результативностью. Исследование выполнено в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет 2030».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl (Cmd) + Enter.

Университет ИТМО (Санкт-Петербург) — национальный исследовательский университет, ведущий вуз России в области информационных и фотонных технологий. Альма-матер победителей международных соревнований по программированию: ICPC (единственный в мире семикратный чемпион), Google Code Jam, Facebook Hacker Cup, Яндекс.Алгоритм, Russian Code Cup, Topcoder Open и др. Приоритетные направления: IT, фотоника, робототехника, квантовые коммуникации, трансляционная медицина, урбанистика, Art&Science, Science Communication.