Potremmo essere davanti alla scoperta scientifica più rivoluzionaria del secolo. Si chiama AlphaFold, ed è un sistema sviluppato da Google DeepMind che, dal 2020, sta cambiando radicalmente il modo in cui comprendiamo la biologia. In poche parole? È un’intelligenza artificiale capace di prevedere con straordinaria precisione la struttura tridimensionale delle proteine a partire dalla loro sequenza di amminoacidi. Una svolta che ha già risolto problemi che sembravano irrisolvibili, ha dato una scossa alla ricerca farmacologica e ha portato un Nobel per la Chimica a Demis Hassabis e John Jumper. Ed è solo l’inizio.
Conoscere la struttura di una proteina non è un dettaglio tecnico: è un passaggio cruciale per capirne il funzionamento e per progettare farmaci in grado di interagirci. Fino a pochi anni fa, ottenere queste strutture era un’impresa lunga, costosa e incerta. Servivano litri di colture batteriche, mesi di lavoro in laboratorio e una buona dose di fortuna per ottenere cristalli da bombardare con raggi X. Una tecnica chiamata cristallografia a raggi X, che poteva portarsi via anni. AlphaFold, invece, lo fa in pochi minuti. E con una precisione che, al debutto, ha lasciato tutti di stucco.
Nel 2020, alla sua prima partecipazione a una competizione internazionale per la predizione di strutture proteiche, AlphaFold ha fatto così bene che qualcuno ha persino ipotizzato un trucco. Ma non c’era trucco. C’era solo una tecnologia che aveva fatto un salto quantico. Da allora, è diventato un punto di riferimento mondiale: oggi il database AlphaFold contiene circa 250 milioni di strutture proteiche, consultate da quasi 2 milioni di utenti in 190 paesi. Numeri impensabili per qualunque laboratorio di biologia strutturale tradizionale.
Chi lavora nella ricerca biomedica sa bene quanto fosse complesso, fino a pochi anni fa, determinare la struttura di una proteina. Per molti ricercatori, era un lavoro che poteva richiedere anni di esperimenti e tentativi. Oggi, grazie ad AlphaFold, è possibile ottenere quella stessa struttura in pochi minuti, semplicemente inserendo la sequenza della proteina sul server online. Un cambio di paradigma che sta trasformando il modo in cui si fa scienza.
AlphaFold è già diventato uno strumento fondamentale per molti scienziati. In un recente studio condotto all’Università di Oxford, è stato utilizzato per scoprire un nuovo meccanismo con cui le cellule riparano il DNA. E non si tratta di un caso isolato: oggi, oltre il 90% degli articoli scientifici nel campo della biologia molecolare cita AlphaFold, a conferma della sua diffusione e rilevanza nella ricerca.
In uno studio recente, i ricercatori hanno usato AlphaFold per modellare la struttura del recettore della serotonina, legato alla regolazione dell’umore. Hanno poi simulato su computer l’interazione di ben 1,6 miliardi di molecole con quella struttura, identificando alcune che si legavano molto più efficacemente rispetto ai farmaci sviluppati con metodi tradizionali. Potenziali nuove terapie per i disturbi dell’umore, trovate senza mettere piede in laboratorio.
In appena tre anni, AlphaFold ha già reso possibili scoperte notevoli:
- Ha risolto un mistero biologico che durava da decenni: la struttura del complesso del poro nucleare, una delle strutture cellulari più grandi e complesse, coinvolta in processi legati al cancro, all’invecchiamento e alla neurodegenerazione.
- Ha contribuito allo sviluppo di un farmaco sperimentale contro il cancro al fegato, che agisce sulla proteina CDK20 e ne blocca la crescita in laboratorio.
- Ha facilitato la progettazione di una “siringa molecolare”, capace di trasportare un carico terapeutico all’interno delle cellule umane.
Attorno a questa tecnologia stanno nascendo anche nuove aziende. Una di queste, AlphaProteo, sfrutta le strutture fornite da AlphaFold per progettare molecole in grado di legarsi a specifiche proteine e modificarne il comportamento. Hanno già creato molecole mai viste prima, pensate per agire contro il Covid-19, il cancro e le malattie autoimmuni.
Non finisce qui. DeepMind ha sviluppato anche AlphaMissense, un sistema che analizza le cosiddette mutazioni missense, cioè piccoli cambiamenti nei geni che possono avere (o meno) effetti patologici. Oggi, sappiamo se è davvero pericoloso solo il 2% di queste mutazioni. AlphaMissense usa AlphaFold per modellare l’effetto della mutazione sulla proteina: se cambia la struttura, è probabile che sia dannosa. Uno strumento che potrebbe rivoluzionare la diagnosi delle malattie genetiche rare.
Certo, nessuno dei farmaci progettati con AlphaFold è ancora arrivato alla sperimentazione clinica. Ma il potenziale è enorme. Domani, potremmo assistere alla nascita di farmaci personalizzati, scoperti da singoli ricercatori o piccoli team grazie a strumenti come questo. Potremmo colpire obiettivi considerati finora impossibili da trattare. Potremmo finalmente comprendere, in dettaglio, i meccanismi molecolari della vita. Già oggi AlphaFold ha aiutato a rivelare la struttura del ponte tra spermatozoo e ovulo durante la fecondazione.
Siamo soltanto agli inizi. AlphaFold non è solo un progresso tecnico: è una nuova lente attraverso cui osservare il funzionamento più profondo della vita. Una tecnologia che non sostituisce la scienza, ma la potenzia. Che non risolve da sola i problemi, ma apre strade prima chiuse. Se il futuro della medicina passa dall’intelligenza artificiale, allora questo è uno dei primi segnali chiari che quella rivoluzione è già cominciata.
