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AI 從頭設計蛋白質解蛇毒:小鼠存活率最高達 100%

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諾獎得主 David Baker 團隊在《自然》發表成果,用深度學習設計出能中和蛇毒的全新蛋白質。該分子能精準攔截致命的三指毒素,小鼠存活率達 80% 至 100%。它可用微生物低成本量產,不過目前尚無法應對全成分毒液,短期內仍需配合傳統血清使用。

AI 從頭設計蛋白質解蛇毒:小鼠存活率最高達 100%
圖:scitechdaily.com

如果被一條劇毒眼鏡蛇咬上一口,醫生救你用的方法,可能和一百年前沒有太大區別:先給馬注射微量蛇毒,等馬體內產生抗體,再抽血提取血漿,做成抗蛇毒血清。

這種老辦法成本高、副作用大,對有些蛇毒還經常失靈。現在,AI 打算把這套繁瑣又折磨動物的流程徹底換掉。

2024 年諾貝爾化學獎得主 David Baker 團隊與丹麥科技大學合作,在《Nature》上發表了一項新研究。他們用深度學習從頭設計出了全新的蛋白質分子,能精準中和眼鏡蛇毒液裡最致命的核心成分。

100 年沒變的蛇毒血清,被 AI 動了手術

世衛組織的資料顯示,全球每年有 180 萬到 270 萬人被毒蛇咬傷,大約 10 萬人因此喪命,還有 30 萬人落得截肢等終身殘疾。這些悲劇大都發生在非洲、亞洲和拉美的貧困鄉村,當地本就缺醫少藥,昂貴的傳統血清往往根本指望不上。

傳統血清搞不定的一個關鍵原因,是蛇毒裡有一類叫做「三指毒素」的成分。這類毒素分子很小,極擅長躲避宿主的免疫系統,打進馬體內也難產生足夠抗體。

研究團隊沒去抓蛇,也沒找馬,而是直接開啟電腦,用 AI 軟體計算能緊緊咬住三指毒素的全新蛋白質。結果在小鼠實驗中,面對致死劑量的神經毒素,這些 AI 分子幫小鼠拿下了 80% 到 100% 的存活率。

繞過動物血漿,直接讓微生物代工

這項成果厲害的地方不僅是能解毒,更在於它把藥物發現的邏輯全變了。

Baker 提到,以往找有效分子要在實驗室裡篩很多輪,現在 AI 演算法足夠準,他們只合成了少數幾個候選分子測試就成了。不僅時間大幅縮短,這些設計出來的蛋白質結構極其緊湊,理論上滲透人體組織的速度比傳統大分子抗體更快,能搶在毒素擴散前迅速控場。

更實際的是生產成本。它不需要養馬採血,只要把設計好的蛋白質基因塞進工程微生物裡發酵就能批次造出來,生產門檻和花費都會驟降。

不過團隊也說了,蛇毒是極其複雜的化學雞尾酒,目前的分子還只是針對其中最要命的三指毒素,沒法單挑整管混合蛇毒。在可預見的未來,它更可能是作為現有血清的強化外掛,一起打進患者體內。

為什麼重要

我們認為,這項研究最讓人振奮的地方,是它把最前沿的 AI 算力用在了一個極度被市場忽視的苦差事上。

抗蛇毒藥物是一門窮人生意。大型藥企沒有動力砸幾十億美元去搞傳統臨床篩選,所以這塊領域的技術停滯了上百年。AI 蛋白質設計把發現成本壓到了極低,讓那些無利可圖卻關乎人命的熱帶被忽視疾病,第一次有了在算力層面被低成本攻克的可能。

從技術路徑來看,直接用微生物發酵來造解毒蛋白,比維護馬匹血清產業鏈靠譜得多。冷鏈要求低、批次質量穩定,非常適合醫療基礎設施薄弱的第三世界國家。

當然,這東西現在離真正救人還有距離。小鼠身上的 100% 存活率並不等於人體臨床的絕對安全,而且真實蛇咬往往是複合毒素併發,單一靶點藥還撐不起全場。但它至少驗證了一條新路子:以後對付未知毒素或快速變異的病毒,人類不用再等動物慢慢產生抗體,靠程式碼就能直接在電腦上畫出解藥。

來源 (1)

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    scitechdaily.com(在新分頁開啟)原文scitechdaily.com

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