ODesign: 生体分子相互作用設計のための世界モデル

要旨

生体分子間相互作用は、ほぼすべての生物学的プロセスの基盤を成しており、その合理的設計は新たな生物学的機能をプログラムする上で中心的な重要性を持つ。生成AIモデルは分子設計の強力なツールとして登場したが、その多くは依然として個々の分子タイプに特化しており、相互作用の詳細な制御が欠如している。本稿では、全原子レベルの全対全生体分子間相互作用設計のための生成世界モデル「ODesign」を提案する。ODesignにより、科学者は任意の標的分子上のエピトープを指定し、多様なクラスの結合パートナーを詳細に制御しながら生成することが可能となる。タンパク質モダリティにおける実体レベル、トークンレベル、原子レベルのベンチマークにおいて、ODesignはモダリティ特化のベースラインモデルを上回る制御性と性能を示した。タンパク質を超えて、ODesignは核酸や低分子の設計にも一般化し、従来は達成が困難であった、タンパク質結合性RNA/DNAやRNA/DNA結合性リガンドといった相互作用タイプを実現する。多様な生体分子間相互作用を単一の生成フレームワーク内に統合することで、ODesignはプログラム可能な設計を実現する汎用分子世界モデルへと前進する。ODesignは https://odesign.lglab.ac.cn で利用可能である。

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 ,

ODesign: 生体分子相互作用設計のための世界モデル

ODesign: A World Model for Biomolecular Interaction Design

要旨

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