共计 1238 个字符，预计需要花费 4 分钟才能阅读完成。
在生命科学的浩瀚宇宙中，蛋白质犹如璀璨的星辰，构成了生命的基本架构。然而，自然界中已知的蛋白质仅占理论上可能存在的近乎无限蛋白质结构中的一小部分。近日，一项突破性研究为科学家们打开了一扇全新的大门，让我们得以窥见蛋白质设计的无限可能。
这项由欧洲分子生物学实验室（EMBL）主导的研究，开发了一种名为 AlphaDesign 的 AI 驱动框架，将蛋白质设计推向了一个新的高度。相关研究以 ”AlphaDesign：基于 AlphaFold 的从头蛋白质设计框架 ” 为题，发表在《分子系统生物学》期刊上。
“ 这项研究不仅是对我们方法的科学验证，更是我们通过设计生物学本身来改变和加速药物发现及精准医学的基石，”DenovAI 创始人兼首席执行官 Kashif Sadiq 博士表示。
研究团队采用了一种创新的方法，通过生成蛋白质的原始序列和结构，预测这些部分在结合过程中的变化。他们运用多种已建立的程序，在多个层次上测试了设计的结构——从单体到二聚体，再到结合过程中的构象变化。
“ 我们的方法具有足够的灵活性，可以设计具有各种特性的蛋白质，例如预测在结合时会发生构象变化的蛋白质，以及能够结合多个蛋白质同源物的蛋白质，所有这些都不需要重新训练或微调模型，” 作者在论文中写道。
测试结果表明，AlphaDesign 设计的蛋白质 ” 在结果上与最先进的蛋白质扩散模型相当或更好，同时代表了一种基于幻觉的方法 ”。
“ 准确性至关重要，因为它减少了所需的设计迭代，加速了临床试验的进程，并提高了疗效、安全性和临床成功的可能性，”Sadiq 解释道。
为了验证这些设计是否能在生命系统中发挥作用，研究团队创建了针对细菌噬菌体蛋白的活性抑制剂。实验结果显示，19.3% 的设计在体内显著抑制了目标蛋白 RcaT-Sen2。成功的抑制剂设计结构通过 CD 和 NMR 得到了确认。
“AlphaDesign 代表了计算生物学中的一个新控制水平：生成具有可测量、目标功能的新蛋白质的能力。这项工作表明，AI 不仅可以预测生物结构，还可以积极创建新的分子能力，”EMBL 海德堡数据科学负责人兼临时站点负责人 Jan Korbel 博士表示。
“ 我们已经证明，AlphaDesign 可以生成按预期折叠并在生命系统中发挥作用的蛋白质，包括通过靶向复杂的细菌免疫机制，”Sadiq 补充道。
尽管这项研究代表了从头蛋白质创建的一个里程碑，但研究人员承认还需要进行更多的工作和测试。虽然当前的研究是功能性蛋白质创建实用性的概念验证，但在其可用于临床应用之前，仍有许多工作要做。
“ 最终，这将转化为为患者提供更好的结果，”Sadiq 总结道。” 我们的愿景是，对于某种疾病，我们有一天能够从一开始就设计出正确的治疗分子。”
这项突破性研究不仅展示了 AI 在蛋白质设计领域的巨大潜力，更为未来的精准医疗开辟了新的道路。随着技术的不断进步，我们正朝着一个能够根据患者特定需求定制治疗方案的未来迈进。在这个未来中，疾病可能不再是一个统一的难题，而是可以通过精心设计的蛋白质分子来解决的个性化挑战。
