人工智能（AI）蛋白質(zhì)設(shè)計正在走向“更快、更好、更強(qiáng)”。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(tuán)隊開發(fā)了一款名為EVOLVEpro的AI工具，被認(rèn)為是蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域的一項重大突破。團(tuán)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。

研究示意圖。

圖片來源：Medical Xpress網(wǎng)站

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(jìn)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(jìn)行深入的推理和思考。

團(tuán)隊使用EVOLVEpro對6種蛋白質(zhì)進(jìn)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(qiáng)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(xì)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(tuán)隊指出，這款工具的最大優(yōu)勢在于它不受自然進(jìn)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(qiáng)度更高的蛋白質(zhì)，使其更有效地與目標(biāo)結(jié)合，進(jìn)而改善治療方法或增強(qiáng)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(qiáng)二氧化碳吸收能力的作物。

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