ODesign: Um Modelo de Mundo para o Design de Interações Biomoleculares

ODesign: A World Model for Biomolecular Interaction Design

October 25, 2025

Autores: 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

Resumo

As interações biomoleculares sustentam quase todos os processos biológicos, e o seu desenho racional é fundamental para programar novas funções biológicas. Os modelos de IA generativa surgiram como ferramentas poderosas para o desenho molecular, no entanto, a maioria permanece especializada para tipos moleculares individuais e carece de controlo de alto detalhe sobre as especificidades da interação. Aqui apresentamos o ODesign, um modelo de mundo generativo de todos os átomos para o desenho de interações biomoleculares de todos-para-todos. O ODesign permite aos cientistas especificar epítopos em alvos arbitrários e gerar diversas classes de parceiros de ligação com controlo de alto detalhe. Através de *benchmarks* a nível de entidade, *token* e átomo na modalidade proteica, o ODesign demonstra uma controllabilidade e desempenho superiores face a linhas de base específicas da modalidade. Estendendo-se para além das proteínas, generaliza para o desenho de ácidos nucleicos e de pequenas moléculas, permitindo tipos de interação como ARN/ADN ligante de proteínas e ligantes ligantes de ARN/ADN que eram anteriormente inacessíveis. Ao unificar interações biomoleculares multimodais dentro de um único quadro generativo, o ODesign avança no sentido de um modelo de mundo molecular de propósito geral capaz de desenho programável. O ODesign está disponível em 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 ,