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华盛顿大学蛋白质设计研究所（IPD）的科学家们利用人工智能技术，成功实现了从零开始设计抗体的重大突破。这一创新成果或将重塑价值 2000 亿美元的抗体药物行业，为药物研发领域带来革命性变革。
在诺贝尔化学奖得主 David Baker 的领导下，IPD 研究团队在《自然》杂志发表的最新研究中，展示了这一里程碑式的成就。Baker 团队此前在人工智能驱动的蛋白质设计领域的工作已为其赢得了 2022 年诺贝尔化学奖。
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“ 这确实是一个巨大的挑战——一个梦想，”IPD 电子显微镜研发负责人 Andrew Borst 表示。研究团队成功设计出能够精准结合目标的抗体，Borst 认为这项研究 ” 可以继续深入，并发展到我们现在难以想象的高度 ”。
传统抗体发现过程依赖于动物免疫实验，等待有用分子的产生，这一过程不仅缓慢、昂贵，且具有不可预测性。尽管面临诸多挑战，抗体研究对于开发癌症和自身免疫性疾病的新疗法至关重要。
Baker 获得诺贝尔奖的研究聚焦于解读蛋白质的分子设计，并开发能够模拟和优化蛋白质的 AI 工具。新技术通过学习现有蛋白质及其功能，提出全新的分子设计方案以解决特定生物学问题。
在最新研究中，研究人员重点关注抗体臂上的六个柔性蛋白质环——这些结构能够精准识别并抓住病毒或毒素等目标。” 我们完全从头开始设计所有六个环，”IPD 博士后研究员 Robert Ragotte 解释道，” 但抗体的其余部分，即所谓的框架，实际上保持不变。”
通过保留抗体的大部分人类框架，研究团队希望降低引发患者免疫排斥的风险，同时创造出高度特异性和强效的分子。
为验证 AI 生成设计的有效性，研究人员测试了其对抗多种现实世界目标的能力，包括流感病毒上的血凝素蛋白和艰难梭菌产生的毒素。实验室结果与 AI 预测高度吻合。” 它们以正确的方式、正确的形状在目标位置结合，这显示出潜在的治疗效果，”Borst 表示，” 这是一个非常令人难以置信的结果。”
得益于计算科学家与实验生物学家的紧密合作，研究团队能够根据实验室发现快速优化其数字设计。
目前，用于抗体设计的软件已在 GitHub 平台免费开放，供其他科学家在此基础上继续研究。同时，由 IPD 校友创立的生物技术初创公司 Xaira Therapeutics 已获得部分技术的授权，用于进一步的商业开发。
尽管取得了显著成功，研究人员强调，设计的抗体仅是开端。在潜在疗法能够应用于患者之前，还需要进一步优化以提高溶解度、目标亲和力，并降低不良免疫反应的风险。
这项突破性研究不仅展示了人工智能在生物医药领域的巨大潜力，更为未来药物研发开辟了新的方向。随着技术的不断进步，我们有望见证更多革命性的医学突破，为人类健康带来新的希望。
