科技日報記者 張夢然

人工智能（AI）蛋白質(zhì)設(shè)計正在走向“更快、更好、更強”。美國麻省總醫(yī)院布萊根分院和貝斯以色列女執(zhí)事醫(yī)療中心團隊開發(fā)了一款名為EVOLVEpro的AI工具，被認為是蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域的一項重大突破。團隊在最新一期《科學(xué)》雜志上展示了通過該工具設(shè)計的6種具有不同用途的蛋白質(zhì)，證明了EVOLVEpro能夠提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性、精確度及效率。

蛋白質(zhì)工程的概念由來已久，但隨著AI和大型語言模型的興起，這一領(lǐng)域正在經(jīng)歷深刻的變革。蛋白質(zhì)語言模型能夠理解蛋白質(zhì)的“語法”，通過分析龐大的基因組數(shù)據(jù)庫中的蛋白質(zhì)序列，提出改進蛋白質(zhì)的具體建議。類似于最新的大型語言模型，EVOLVEpro作為一層額外的功能，能夠在作出回應(yīng)前進行深入的推理和思考。

團隊使用EVOLVEpro對6種蛋白質(zhì)進行了設(shè)計。結(jié)果顯示，經(jīng)過EVOLVEpro優(yōu)化的兩種單克隆抗體對目標(biāo)的黏附力增強了30倍；微型CRISPR核酸酶執(zhí)行基因編輯的效率提升了5倍；用于基因編輯的蛋白質(zhì)在向基因組不同位置插入序列的能力提高了兩倍；Bxb1整合酶在將DNA片段植入細胞以實現(xiàn)可編程基因整合的效率增加了4倍；而用于RNA合成的T7 RNA聚合酶，在準(zhǔn)確復(fù)制RNA方面的能力更是提升了100倍。

團隊指出，這款工具的最大優(yōu)勢在于它不受自然進化限制。借助AI，他們可以根據(jù)特定需求優(yōu)化蛋白質(zhì)，創(chuàng)造出性能更佳、速度更快、強度更高的蛋白質(zhì)，使其更有效地與目標(biāo)結(jié)合，進而改善治療方法或增強其功能性。

該技術(shù)意味著人類不僅能設(shè)計出與自然產(chǎn)物相媲美的蛋白質(zhì)，還將具有應(yīng)對自然未曾遇到過的挑戰(zhàn)的能力，包括開發(fā)更加精準(zhǔn)的抗體來治療自身免疫疾病或癌癥，以及研發(fā)更為有效的病毒疫苗，或是培育營養(yǎng)價值更高或具備更強二氧化碳吸收能力的作物。

總編輯圈點

蛋白質(zhì)工程，就是利用基因工程手段對蛋白質(zhì)進行改造，以獲得性質(zhì)和功能更加完善的蛋白質(zhì)分子。蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者，在整個生命系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。不過，它們并非孤立存在。蛋白質(zhì)與各類小分子化合物組合，調(diào)節(jié)各種生理過程。此次，AI再次在蛋白質(zhì)設(shè)計領(lǐng)域大顯身手，它設(shè)計出六種更厲害的蛋白質(zhì)，不僅能正常工作，而且比天然蛋白質(zhì)更能滿足特定需求。“更快、更好、更強”的蛋白質(zhì)，能夠幫助人類應(yīng)對更多挑戰(zhàn)。