Premio Nobel (Depositphotos foto) - www.sciencecue.it
Il Premio Nobel per la Chimica 2023 è stato assegnato a David Baker, Demis Hassabis e John Jumper per i loro rivoluzionari studi sulla struttura delle proteine.
Le proteine sono molecole essenziali per la vita, responsabili di una vasta gamma di processi biologici, come la regolazione delle reazioni chimiche e la creazione di strutture cellulari. Nonostante la loro centralità, la loro complessità strutturale ha rappresentato per anni una sfida enorme per gli scienziati. Il Premio Nobel per la Chimica 2024 è stato assegnato a tre pionieri che hanno portato una svolta in questo campo: David Baker per il suo lavoro nella progettazione di proteine su misura e Demis Hassabis e John Jumper per aver sviluppato una tecnologia basata sull’intelligenza artificiale che predice accuratamente le strutture delle proteine.
David Baker, professore alla University of Washington, ha portato la scienza delle proteine su un nuovo piano, dimostrando che è possibile creare proteine completamente nuove attraverso l’uso di strumenti computazionali avanzati. La sua piattaforma, denominata Rosetta, permette di progettare proteine che non esistono in natura, con strutture e funzioni mirate. Questa capacità di manipolare i mattoni fondamentali della vita ha aperto nuove strade per applicazioni pratiche che spaziano dalla medicina all’ingegneria dei materiali.
Tra le creazioni più significative del laboratorio di Baker, ci sono proteine utilizzate per sviluppare nuovi vaccini, capaci di stimolare il sistema immunitario in modo più efficiente, e sensori nanoscopici, in grado di rilevare malattie o anomalie a livello molecolare. Il potenziale di queste nuove proteine si estende anche ai farmaci, con la possibilità di creare molecole che interagiscono con precisione con specifici bersagli biologici, migliorando l’efficacia delle terapie e riducendo al minimo gli effetti collaterali. Inoltre, le proteine progettate da Baker possono essere utilizzate per creare materiali innovativi a livello nano, offrendo nuove opportunità nel campo delle tecnologie avanzate.
L’approccio pionieristico di Baker rappresenta un significativo passo in avanti per la biologia sintetica, un campo che mira a creare sistemi biologici personalizzati. La capacità di progettare proteine su misura permette di curare, per esempio, malattie genetiche complesse e permette di produrre nuovi tipi di materiali che potrebbero sostituire quelli tradizionali, rendendoli più efficienti e sostenibili.
Parallelamente, Demis Hassabis e John Jumper, di Google DeepMind, hanno realizzato un’impresa rivoluzionaria utilizzando l’intelligenza artificiale. Da decenni i biologi tentavano di prevedere la struttura tridimensionale delle proteine partendo dalle sequenze di aminoacidi, un compito reso difficile dalla complessità dei ripiegamenti delle proteine. La forma tridimensionale di una proteina è importante per determinarne la funzione, e capire come si formano queste strutture è stato a lungo considerato uno dei problemi irrisolti più importanti della biologia.
La svolta è arrivata con lo sviluppo di AlphaFold2, un modello di intelligenza artificiale che è stato in grado di risolvere questo enigma. AlphaFold2 ha previsto con successo le strutture di oltre 200 milioni di proteine, una scoperta che ha già rivoluzionato settori come la biologia strutturale, permettendo agli scienziati di comprendere meglio le interazioni molecolari. Grazie a questo strumento, oggi è possibile visualizzare come una proteina si ripiega su sé stessa.
Uno degli impatti più immediati e rilevanti di questa tecnologia riguarda lo studio della resistenza agli antibiotici, una delle minacce più gravi per la salute globale. La possibilità di analizzare rapidamente le strutture proteiche ha già portato a nuove intuizioni su come i batteri resistono ai trattamenti, offrendo soluzioni per lo sviluppo di antibiotici più efficaci. Inoltre, AlphaFold2 è stato utilizzato per progettare enzimi artificiali capaci di degradare la plastica, aprendo nuove strade nella gestione dei rifiuti e nella lotta contro l’inquinamento ambientale.
Le scoperte di Baker, Hassabis e Jumper stanno ridefinendo il futuro della biologia molecolare e della medicina personalizzata. L’abilità di creare proteine su misura e di predire le loro strutture apre importanti orizzonti. In campo medico, queste tecnologie potrebbero portare alla realizzazione di terapie altamente personalizzate, progettate per adattarsi alle specifiche esigenze di ogni paziente, aumentando l’efficacia delle cure e riducendo i rischi di effetti collaterali.
Oltre alla medicina, le applicazioni potenziali includono la sostenibilità ambientale: le proteine progettate potrebbero essere utilizzate per bioremediation, un processo che utilizza organismi viventi per bonificare l’ambiente. Gli enzimi creati attraverso AlphaFold2, capaci di scomporre materiali come la plastica, rappresentano una delle tante possibilità per ridurre l’impatto ambientale e trovare soluzioni innovative ai problemi ecologici globali. Queste scoperte stanno dissolvendo i confini tra biologia, chimica e informatica, con un impatto duraturo su salute, ambiente e tecnologie industriali.