Foldit transforma o dobramento de proteínas em um jogo de quebra-cabeça — 57.000 jogadores superam os computadores

O protetor de tela Rosetta@Home, da Universidade de Washington, usava os computadores ociosos de voluntários para dobrar proteínas, mas os jogadores não paravam de escrever dizendo que o software estava cometendo erros óbvios; o laboratório queria aproveitar o raciocínio espacial humano onde os computadores falham.

Transformar a predição de estrutura de proteínas em um quebra-cabeça 3-D competitivo que qualquer pessoa pode jogar — a intuição espacial humana, pontuada pela bioquímica, alimenta a pesquisa real.

Em 2008, o laboratório de Baker e os cientistas da computação Seth Cooper e Zoran Popović lançaram o Foldit: os jogadores torcem e puxam modelos 3-D de proteínas com ferramentas de jogo, pontuados pela função de energia do Rosetta. Em 2010, uma análise de 57.000 jogadores mostrou que os humanos superaram o algoritmo em 5 de 10 quebra-cabeças; em 2011, os jogadores produziram um modelo preciso da protease retroviral M-PMV em dez dias, após uma década de tentativas fracassadas.

O estudo de 2010 na Nature constatou que 57.000 jogadores superaram o Rosetta em metade dos quebra-cabeças de predição; em 2011, o modelo de dez dias dos jogadores para a protease retroviral M-PMV levou à estrutura cristalina da enzima, dando aos pesquisadores novos alvos para medicamentos antirretrovirais.

Em 2008, a Universidade de Washington lançou o Foldit, um jogo online gratuito que transforma a predição de estrutura de proteínas em um quebra-cabeça 3-D. Os jogadores manipulam modelos de proteínas semelhantes a espaguete com um conjunto de ferramentas parecido com o do Tetris, e cada movimento é pontuado pelo Rosetta, a mesma função de energia usada pelos pesquisadores, de modo que o sucesso no jogo equivale ao sucesso na ciência.

A ideia nasceu do Rosetta@Home, um protetor de tela de computação distribuída que usava os PCs ociosos de voluntários para dobrar proteínas. Seus jogadores não paravam de escrever dizendo que conseguiam ver o software fazendo a coisa errada, então o laboratório do bioquímico David Baker se uniu aos cientistas da computação Seth Cooper e Zoran Popović para criar um jogo em torno do raciocínio espacial humano.

A abordagem funcionou: uma análise de 2010 na Nature com 57.000 jogadores constatou que as pessoas superaram o algoritmo em cinco de dez quebra-cabeças de predição e o igualaram em mais três. Em 2011, depois que os cientistas haviam falhado por mais de uma década em resolver a estrutura da protease retroviral M-PMV por substituição molecular, os jogadores do Foldit produziram um modelo preciso em dez dias, levando à estrutura cristalina da enzima e a novas pistas para o desenvolvimento de medicamentos antirretrovirais.

Reformulou um problema científico difícil como um jogo competitivo, de modo que milhares de pessoas sem treinamento se envolveram com ele em vez de um único especialista.

A função de pontuação era bioquímica de verdade, não ficção de jogo — pontuações altas significavam melhores modelos de proteínas, então o próprio ato de jogar produzia dados de pesquisa.

Aproveitou a intuição espacial humana, exatamente a habilidade que faltava aos algoritmos de reconhecimento de padrões, como mostrou o confronto direto com o Rosetta em 2010.

A solução da protease em 2011 provou que a ideia podia superar métodos profissionais: dez dias para o que a substituição molecular não conseguira fazer em uma década.

Faça da função de pontuação a ciência e dê quebra-cabeças reais aos amadores: as habilidades de reconhecimento de padrões de milhares de jogadores sem treinamento se tornam um instrumento de pesquisa, e a participação é a contribuição.

O Foldit continuou online, e seus jogadores passaram a ajudar com proteínas ligadas à pesquisa de câncer e Alzheimer, segundo a equipe da Universidade de Washington. A estrutura do M-PMV de 2011, publicada na Nature Structural & Molecular Biology, tornou-se a prova canônica de que jogadores podiam resolver problemas reais de biologia estrutural, e o jogo continua sendo uma referência para a ciência colaborativa — o momento em que o ato de jogar produziu resultados revisados por pares.