ODesign: Un Modello Mondiale per la Progettazione di Interazioni Biomolecolari

ODesign: A World Model for Biomolecular Interaction Design

October 25, 2025

Autori: Odin Zhang, Xujun Zhang, Haitao Lin, Cheng Tan, Qinghan Wang, Yuanle Mo, Qiantai Feng, Gang Du, Yuntao Yu, Zichang Jin, Ziyi You, Peicong Lin, Yijie Zhang, Yuyang Tao, Shicheng Chen, Jack Xiaoyu Chen, Chenqing Hua, Weibo Zhao, Runze Ma, Yunpeng Xia, Kejun Ying, Jun Li, Yundian Zeng, Lijun Lang, Peichen Pan, Hanqun Cao, Zihao Song, Bo Qiang, Jiaqi Wang, Pengfei Ji, Lei Bai, Jian Zhang, Chang-yu Hsieh, Pheng Ann Heng, Siqi Sun, Tingjun Hou, Shuangjia Zheng

cs.AI

Abstract

Le interazioni biomolecolari sono alla base di quasi tutti i processi biologici, e la loro progettazione razionale è fondamentale per programmare nuove funzioni biologiche. I modelli di intelligenza artificiale generativa sono emersi come strumenti potenti per il design molecolare, ma la maggior parte rimane specializzata per singoli tipi molecolari e manca di un controllo granulare sui dettagli interattivi. Qui presentiamo ODesign, un modello generativo di mondo a tutti gli atomi per la progettazione di interazioni biomolecolari tutti-a-tutti. ODesign consente agli scienziati di specificare epitopi su target arbitrari e generare diverse classi di partner leganti con controllo fine. Attraverso benchmark a livello di entità, token e atomo nella modalità proteica, ODesign dimostra una controllabilità e prestazioni superiori rispetto a baseline specifiche per modalità. Estendendosi oltre le proteine, generalizza alla progettazione di acidi nucleici e piccole molecole, abilitando tipi di interazione come RNA/DNA leganti proteine e ligandi leganti RNA/DNA precedentemente inaccessibili. Unificando le interazioni biomolecolari multimodali in un unico framework generativo, ODesign avanza verso un modello di mondo molecolare generico capace di design programmabile. ODesign è disponibile all'indirizzo https://odesign.lglab.ac.cn.

English

Biomolecular interactions underpin almost all biological processes, and their rational design is central to programming new biological functions. Generative AI models have emerged as powerful tools for molecular design, yet most remain specialized for individual molecular types and lack fine-grained control over interaction details. Here we present ODesign, an all-atom generative world model for all-to-all biomolecular interaction design. ODesign allows scientists to specify epitopes on arbitrary targets and generate diverse classes of binding partners with fine-grained control. Across entity-, token-, and atom-level benchmarks in the protein modality, ODesign demonstrates superior controllability and performance to modality-specific baselines. Extending beyond proteins, it generalizes to nucleic acid and small-molecule design, enabling interaction types such as protein-binding RNA/DNA and RNA/DNA-binding ligands that were previously inaccessible. By unifying multimodal biomolecular interactions within a single generative framework, ODesign moves toward a general-purpose molecular world model capable of programmable design. ODesign is available at https://odesign.lglab.ac.cn ,