ODesign: Een Wereldmodel voor het Ontwerpen van Biomoleculaire Interacties
ODesign: A World Model for Biomolecular Interaction Design
October 25, 2025
Auteurs: 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
Samenvatting
Biomoleculaire interacties vormen de basis van bijna alle biologische processen, en hun rationele ontwerp is essentieel voor het programmeren van nieuwe biologische functies. Generatieve AI-modellen zijn naar voren gekomen als krachtige hulpmiddelen voor moleculair ontwerp, maar de meeste blijven gespecialiseerd voor individuele molecuultypes en missen gedetailleerde controle over interactiekenmerken. Hier presenteren wij ODesign, een all-atom generatief wereldmodel voor all-to-all biomoleculair interactieontwerp. ODesign stelt wetenschappers in staat om epitopen op willekeurige doelen te specificeren en diverse klassen van bindingspartners te genereren met gedetailleerde controle. In entity-, token- en atom-level benchmarks in de proteinmodaliteit demonstreert ODesign superieure bestuurbaarheid en prestaties vergeleken met modaliteit-specifieke baseline-modellen. Voorbij proteïnen generaliseert het naar nucleïnezuur- en kleinmolecuulontwerp, waardoor interactietypen mogelijk worden zoals proteïne-bindend RNA/DNA en RNA/DNA-bindende liganden die voorheen ontoegankelijk waren. Door multimodale biomoleculaire interacties te verenigen binnen een enkel generatief kader, beweegt ODesign zich richting een algemeen toepasbaar moleculair wereldmodel dat programmeerbaar ontwerp mogelijk maakt. ODesign is beschikbaar op 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 ,