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Bennett和同事应用的是团队客岁宣布的人工智能对象,有助于改变蛋白质设计。该对象名为RFdiffusion,使研究人员可以或许设计出与另一种蛋白质慎密结合的微型蛋白质。但这些定制蛋白质与抗体没有类似之处——抗体经由过程软环的方法辨认目标,而事实证实,软环难以用人工智能建模。
研究人员初次应用生成式人工智能制造出全新抗体。这项3月18日颁布于bioRxiv的道理验证工作,进步了将人工智能引导的蛋白质设计带入价值数千亿美元的治疗性抗体市场的可能性。
抗体是一种与那些和疾病相干的蛋白质慎密结合的免疫分子,平日是用“蛮力”方法制成的,包含对动物进行免疫或筛选大年夜量分子。
论文作者之一、美国华盛顿大年夜学西雅图分校计算生物化学家Nathaniel Bennett表示,人工智能对象让高成本的抗体系体例造有了捷径,有可能“使设计抗体的才能大年夜众化”。“10年后,这就是我们设计抗体的方法。”
英国牛津大年夜学免疫信息学家Charlotte Deane表示,“这是一项异常有前景的研究”,代表了将人工智能蛋白质设计对象应用于制造新抗体的重要一步。
为懂得决这一问题,华盛顿大年夜学西雅图分校计算生物物理学家David Baker和计算生物化学家Joseph Watson合营引导的团队改进了RFdiffusion。
该对象基于一个神经收集,类似于Midjourney和DALL·E等图像生成人工智能应用的神经收集。团队经由过程对数千个实验肯定的附着在目标上的抗体构造,以及其他类似抗体互相感化的真实例子进行练习,对收集进行了微调。
应用这种办法,研究人员设计了数千种抗体。这些抗体可以或许辨认几种细菌和病毒蛋白质的特定区域,包含新型冠状病毒和流感病毒入侵细胞的区域,以及癌症药物的靶点。然后,研究人员在实验室中制造了他们设计的一个子集,并测试了这些分子可否与精确的目标结合。
Watson说,大年夜约每100个抗体设计中就有一个能达到预期后果,这一成功率低于团队应用其他类型的人工智能设计蛋白质获得的成功率。研究人员应用冷冻电子显微镜技巧肯定了个中一种流感抗体的构造,并发明这种抗体可以或许辨认出目标蛋白质的预期部分。
少数公司已经在应用生成式人工智能开辟抗体药物。Baker和Watson的团队欲望RFdiffusion可以或许赞助处理已被证实具有挑衅性的药物靶点,如G蛋白偶联受体—— 一种有助于控制细胞对外部化学物质反响的膜蛋白。
不过,RFdiffusion产生的抗体距离临床还有很长的路要走。设计的抗体确切能起感化,但与靶点的结合力并不是特别强。此外,任何用于治疗的抗体都须要将其序列修改为类似于天然的人类抗体,以免引起免疫反响。
这种设计也被称为单域抗体,与在骆驼和鲨鱼中发明的抗体类似,而不是几乎所有获批的抗体药物所基于的更复杂的蛋白质。Deane说,这种类型的抗体更轻易设计,也更轻易在实验室中进行研究,是以起首设计它们是有意义的,“这并不妨碍它成为我们迈向所需办法的一步”。
Watson强调这是一项道理验证工作,但他欲望这一初步成功将为一键设计抗体药物铺平门路。“这是一个具有里程碑意义的时刻。它确切注解这是可能的。”(王方)
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