Ciencias vida

IA em Ciências da Vida — Biologia, Medicina e Genômica

Estrutura de Proteínas

AlphaFold 2 (DeepMind, 2021)

  • *rXiv:*2021.07 (Nature, 2021)
  • *mpacto:**esolução do problema de dobramento de proteínas*— 50 anos de tentativas falhadas resolvido em 1 paper
  • *esultado:*Precisão atômica na predição de estrutura 3D; melhor que métodos experimentais em speed
  • *reinamento:*MSA (Multiple Sequence Alignment) + atenção estrutural; PDB como ground truth
  • *cesso:*AlphaFold DB: 200M+ estruturas preditas; alphafold.ebi.ac.uk

AlphaFold 3 (DeepMind/Google, 2024)

  • *ature:*"Accurate structure prediction of biomolecular interactions with AlphaFold 3" (2024)
  • *xtensão:*Proteínas + DNA + RNA + moléculas pequenas (ligantes) + covalentes
  • *plicação:*Design de drogas — prever como droga se encaixa na proteína
  • *cesso:*alphafoldserver.com (restrito a pesquisa não-comercial)

Modelos de Linguagem Proteica (PLMs)

ESM-1/2 (Meta AI)

  • *SM-1:*arXiv:2019.08 — Transformer em sequências de aminoácidos
  • *SM-2:*arXiv:2202.03460 — 15B parâmetros; maior PLM; estrutura emergente apenas de sequência
  • *SMFold:*Predição de estrutura sem MSA (mais rápido que AlphaFold 2)

ESM-3 (EvolutionaryScale, 2024)

  • *rXiv:*2024.06 (Science, 2024)
  • *ultimodal biológico:*Sequência + estrutura + função em um único modelo
  • *arâmetros:*98B
  • *esultado:*Gerou proteínas fluorescentes funcionais sem precedente evolutivo
  • *estaque:*Primeira evidência de IA criando proteínas genuinamente novas

Difusão de Proteínas — Design Generativo

RFdiffusion (Baker Lab, UW, 2023)

  • *ature:*"De novo protein design by inversion of RoseTTAFold structure prediction" (2023)
  • *ecanismo:*Diffusion model sobre estruturas proteicas; design de proteínas a partir do zero
  • *esultado:*Proteínas funcionais com scaffolds inteiramente novos

ProteinMPNN (Baker Lab, 2022)

  • *cience:*2022
  • *unção:*Dado backbone (esqueleto), projetar sequência que dobra para aquela estrutura
  • *omplementar ao RFdiffusion:*RFdiffusion faz o backbone; ProteinMPNN faz a sequência

Biologia de Base Evolutiva

Evo 1 (Arc Institute, 2024)

  • *rXiv:*2402.xxxxx
  • *rquitetura:*StripedHyena (SSM + MHA híbrido)
  • *ados:*2.7M genomas procarióticos inteiros
  • *anela:*131K tokens (nucleotídeos)
  • *esultado:*Prediz efeito de mutações; gera sequências biológicas funcionais

Evo 2 (Arc Institute, 2026)

  • *ature:*"Genome modelling and design across all domains of life with Evo 2" (natureza.comarticless4158602610176-5)
  • *ados:*9T pares de base de DNA; 100.000+ espécies; todos os domínios da vida (Bacteria, Archaea, Eucaryota)
  • *arâmetros:*40B
  • *anela:*1M nucleotídeos — abrange genomas completos
  • *estaque:*Primeiro modelo a modelar e gerar sequências genômicas em todos os domínios da vida; gerou DNA de cromossomo inteiro funcional; prevê doença de splicing com precisão clínica

Genômica e Epigenômica

AlphaGenome (Google DeepMind, 2025)

  • *oco:*Prediz regulação genética (expressão gênica, splicing, enhancers) a partir de sequência de DNA
  • *nput:*1M pares de base de sequência de DNA
  • *utput:*Padrões de acessibilidade cromatina, expressão, splicing por tecido
  • *mpacto:*Identificar variantes genéticas causais de doenças

Enformer (DeepMind, 2021)

  • *ature Methods:*2021
  • *oco:*Predição de expressão gênica a partir de sequência de DNA
  • *rquitetura:*Transformer com atenção de longo alcance

Descoberta de Medicamentos

AlphaFold + Drug Design Pipeline

  1. AlphaFold 3 prediz estrutura alvo
  2. ProteinMPNN projeta inibidor
  3. Docking virtual seleciona candidatos
  4. Síntese e teste experimental

Isomorphic Labs (DeepMind spinout)

  • Foco exclusivo em descoberta de medicamentos com IA
  • Parcerias com Eli Lilly, AstraZeneca (2024)
  • Pipelines de AlphaFold aplicados a alvos terapêuticos

AbSci / Xaira Therapeutics

  • Design de anticorpos com IA generativa

Bioinformática Clínica

Google MedPaLM 2

  • *édico:*Fine-tuning de PaLM 2 para questões médicas
  • *SMLE:*86.5% (nível de médico aprovado)
  • *imitação:*Não aprovado para uso clínico direto

Med-Gemini (2024)

  • *ultimodal:*Imagens médicas + texto clínico
  • *arefas:*Laudo radiológico, diagnóstico diferencial, análise de ECG

Quantum Biology / Computational Chemistry

AlphaQubit (DeepMind, 2024)

  • *atureza:*Decodificador quântico — corrige erros em qubits usando ML
  • *mpacto:*Passo em direção a computação quântica tolerante a erros

Material Science

GNoME — Graph Networks for Materials Exploration (DeepMind, 2023)

  • *ature:*"Scaling deep learning for materials discovery" (2023)
  • *esultado:*2.2M novos cristais estáveis preditos (300× mais que toda história experimental)
  • *mpacto:*Acelerou descoberta de materiais para baterias, supercondutores

MatterGen (Microsoft, 2024)

  • *rXiv:*2312.03687
  • *ecanismo:*Diffusion model para geração de estruturas cristalinas com propriedades target
  • *esultado:*Gera materiais com propriedades específicas (não apenas prediz estabilidade)

MACE (Cambridge, 2023)

  • *ecanismo:*GNN para potenciais de força molecular — simula dinâmica atômica
  • *elocidade:*100–1000× mais rápido que DFT (Density Functional Theory)

Source: ../home/koder/dev/koder/meta/docs/ia/compendium/09-aplicacoes/ciencias-vida.md