AlphaFold

ここに、1本のひもがあります。部品は、たった20種類のアミノ酸。

これが、ひとりでに、くしゃっと折りたたまれます。できあがるのが、タンパク質。あなたの体を動かしている、小さな機械です。

問題は、どんな形に折りたたまれるのか。人類はこれに、50年、悩み続けました。

タンパク質は、形がすべてです。鍵と鍵穴のように、形が合う相手とだけ、くっつく。

つまり形が分かれば、薬の設計図が描ける。分からなければ、鍵穴を見ずに合鍵を作る羽目になります。

なら、計算で形を当てればいい。…と、思いますよね。

ところが折りたたみ方の候補は、短いタンパク質でも、10の90乗通り以上。

総当たりでは、宇宙の年齢をかけても終わりません。なのに本物は、一瞬で折りたたまれる。自然、ずるい。

そこで人類は、実験で1個ずつ調べてきました。結晶を作り、X線を当てる。1個に数か月、長ければ数年がかりです。

60年かけて集まった構造は、およそ25万個。一方、配列が分かっているタンパク質は、2億以上。追いつく気配が、ありません。

この難問には、2年に1度の世界大会があります。その名もCASP。答えを隠した問題で、予測の正確さを競います。

2020年。DeepMindのAlphaFold 2が、100点満点で、中央値92.4点を叩き出しました。

90点を超えれば、実験に匹敵すると言われる世界です。50年ものの宿題が、ある日突然、提出されました。

仕組みをひとことで言うと、進化のカンニングです。

いろんな生き物の、似たタンパク質を並べる。すると、片方が変わると、もう片方も一緒に変わる、そんなペアが見つかります。

一緒に変わるなら、立体では、隣どうしのはず。離れて見えても、遠距離恋愛ではなかったわけです。

この手がかりを、アテンションという仕組みで何度も練り直し、すべてのアミノ酸の位置を、一気に組み上げます。

そして2022年。予測した2億以上の構造を、無料で公開しました。人類60年分の、ざっと800倍です。

利用者は、190か国で300万人以上。マラリアのワクチンから、プラスチックを分解する酵素まで。

2024年、開発したハサビスさんとジャンパーさんは、ノーベル化学賞を受賞。論文から、わずか3年。異例のスピード出世です。

ただし、万能ではありません。当てているのは、止まった形。動き方や、薬がくっついた姿は、苦手でした。

そこで2024年のAlphaFold 3は、DNAや薬の分子との組み合わせまで対象を広げました。使うのは、画像生成でおなじみの、拡散モデルです。

それでも最後は、実験で確かめます。予測は、答えではありません。とても優秀な、下書きです。