美英3子獲化學諾獎製新蛋白質研究結構

諾貝爾獎2024昨公布化學獎，由美國生化科學家貝克(David Baker)、英國AI專家哈薩比斯(Demis Hassabis)和美國研究員瓊珀(John M. Jumper)獲得，前者佔一半獎項，後兩者平分其餘一半。3人的研究關於生命的基本結構單元——蛋白質，分別破天荒製造出「新蛋白質」以及用AI準確分析蛋白質的結構，擺脫了過去繁複工序。他們的獲獎經過恍如電影劇情般有趣，因參與一場科研比賽而獲獎。其中哈薩比斯及瓊珀的成果見於4年前，而哈薩比斯本來是遊戲設計師，為了研發AI而踏上諾貝爾化學獎之路。

蛋白質是生命的基本結構單元，有些負責創造肌肉毛髮、有些會成為荷爾蒙及抗體，有些構成細胞，有些化成酶負責促進新陳代謝及消化等生化反應，角色不能盡錄，而且幾乎無處不在。過去科學家一直致力解開蛋白質之謎，多人憑研究蛋白質獲頒化學獎。在今次3位得獎者的成果出現之前，科學家可利用「X射線晶體學」(X-ray crystallography)了解各種蛋白質的結構，但極耗時間心力。

遊戲開發家入化學界參加CASP

蛋白質是由一連串胺基酸組成，1994年科學界發起名為CASP的比賽，每年向全球精英釋出若干的胺基酸序列，讓他們預測相關的蛋白質結構，惟多年來技術未見突破。直至2018年，既是神經科學家，又是國際象棋大師、桌遊高手、遊戲開發家，以及AI專家的哈薩比斯加入比賽。他於2010年共同創辦AI公司DeepMind，兩年後賣盤給Google，旗下AI取得擊敗全球桌遊冠軍的成就。但哈薩比斯並未滿足，其團隊想解決對人類而言重要的問題，於是參加CASP。結果其AI AlphaFold以60%準繩度勝出，遠高於大會過往約40%成績。

但大會目標是要90%才叫成功。哈薩比斯遇上瓶頸之際，新成員、今屆化學獎另一得獎者瓊珀加入。瓊珀本來讀數學及物理，08年加入一間利用超級電腦研究蛋白質的公司，逐漸踩入「蛋白質界」，自己又因慳電腦開支，開發出相對簡單及巧妙的方法模擬蛋白質活動。2017年他收到風指DeepMind涉獵預測蛋白質結構，他於是應徵，最終憑本身專長成為哈薩比斯團隊另一領袖，開發出新版AI AlphaFold2，並結合人工神經網絡transformers，於2020年在CASP取得成功，表現跟過去所用的「X射線晶體學」不遑多讓，且效率大增。

至於獲得一半化學獎的貝克，本在哈佛讀哲學及社會科學，因讀到一本有關細胞的書而轉軌道，逐步迷上蛋白質結構。他於九十年代開發能預測蛋白質結構的軟件Rosetta、98年參加CASP，表現不錯。團隊之後萌起軟件「調轉來用」的想法，與其從胺基酸序列預測蛋白質結構，不如直接製定想要的蛋白質結構，然後研究應加入怎樣的胺基酸序列。過去科學界只能改造現有蛋白質，以達改變用途或消除有害物質的效果，但掣肘太大，如貝克所言「就像想把雀鳥改造成飛機」。其團隊同樣把人工神經網絡transformers結合Rosetta，成功創造出新的蛋白質，而且新作源源不絕。