

蛇咬伤导致的中毒是一个全球性的健康问题。一个多世纪以来,蛇毒治疗方法几乎没有变化,相关抗体提取不仅成本高昂,且作用有限。而如今,AI“蛋白质设计师”只需几秒钟时间,就可定制设计一款抗蛇毒蛋白质。这项突破不仅让抗蛇毒血清的耐热性突破78℃、成本直降90%,更预示着人类正式进入“AI造药”新时代。
什么是蛋白质设计?
同学们知道,蛋白质是生命活动的全能选手,从细胞结构到免疫防御,全靠它“撑场子”。虽然由20种氨基酸通过肽键连接形成,但排列组合方式多到爆炸。不同物种、不同细胞类型甚至相同细胞在不同状态下,都可能表达出不同的蛋白质组合。
蛋白质设计就是利用科学方法,让氨基酸以不同的排列方式“定制”蛋白质,使其具备特定的结构和功能。就像用不同的积木搭建出独特的模型,科学家根据需求排列组合氨基酸,从而创造出新的蛋白质。借助计算机模拟和AI,我们可以更精准地预测和优化蛋白质结构,让它们更稳定、更高效地完成目标任务。
最近科学家通过AI设计抗蛇毒蛋白质,仅用几秒钟就可以完成人类百年抗蛇毒的问题!
传统抗蛇毒血清耗时长、成本高
据世界卫生组织统计,全世界每年有540万人被蛇咬伤,约13万人死于蛇咬伤。蛇毒中的毒性成分进入人体后,会迅速对人体的神经系统、心血管系统、凝血系统以及各类细胞等造成损伤。所以,被蛇咬后人体自身的免疫防御很难马上起效,需要借助抗蛇毒血清等治疗手段来尽快中和蛇毒,避免蛇毒对身体造成更严重的伤害。然而,世界上许多地区都存在严重的抗蛇毒血清不足。
那么抗蛇毒血清是怎么来的?首先,需要从毒蛇体内提取毒液,再将少量毒液注射到马或羊等动物的体内,诱导免疫反应的产生。经过多次免疫后,再从动物体内采集血液,分离出血清,即可获得有效的抗蛇毒血清。
一套流程下来,耗时数月,成本高昂,同时不同地区的蛇种不同,毒液成分差异大,传统血清难以覆盖所有蛇毒。
AI为抗蛇毒研发带来新突破
近年来,针对传统抗蛇毒血清制备方法的改进研究取得了显著进展,尤其是AI与计算机辅助设计技术的融合,为抗蛇毒血清研发带来了新的突破。
2025年,华盛顿大学的研究团队开发的一种方法,可以模拟出一种广泛存在于蛇毒中的小型蛋白毒素——三指毒素,具有高亲和力和高特异性的结合蛋白。另外,通过计算设计出的抗蛇毒蛋白具有高热稳定性,可通过微生物发酵方法大规模生产,和传统血清制备技术比起来,极大地降低了制备成本。这一成果,让医学界一直致力于解决的蛇毒治疗难题有了出路。
与传统抗体相比,AI设计的抗蛇毒蛋白质展现出卓越的热稳定性:可耐受78℃以上高温,远超传统抗体的耐热极限。常温下长期稳定,减少了对冷链运输和储存的依赖,尤其适合热带地区使用。
蛋白质设计,从理论萌芽到AI驱动的跨越式发展,堪称现代生物技术的典范。
AI蛋白质设计正在突破传统方法的局限,大幅拓展蛋白质发现的边界。与传统方法相比,AI技术能够突破进化限制,快速生成具有全新功能的蛋白质,如人工酶、智能生物材料等。AI将蛋白质筛选与优化流程从传统方法所需的数月时间,大幅缩短至数小时或数周。在医疗应用方面,AI蛋白质设计前景广阔。除了抗蛇毒血清外,这项技术还可开发抗菌、抗病毒蛋白及靶向降解工具,助力耐药性疾病和神经退行性疾病的治疗。
未来,希望AI蛋白质设计有更多突破,也能够为精准医疗和未来药物研发打开一扇新的窗口!