制造蛋白质，人类已经输了

2024-01-18 13:45

文/陈根

没有蛋白质就没有生命，这是一点没说错，任何生命活动都离不开蛋白质，有些蛋白质能逆转罕见疾病，有些蛋白质可以修复受损心脏组织，还有一些蛋白质可以治疗癌症。所以在生物医药方面，一直以来，科学家都想通过改造蛋白质或制造蛋白质来实现一些疾病的治疗。

但显然，这并不是一件容易的事，因为蛋白质是由氨基酸按一定顺序结合形成的多肽链，它们以无数方式折叠成各种独特的三维形状，蛋白质的三维形状决定其在人体内的功能。一个只有100个氨基酸的蛋白质，已经是一个非常小的蛋白质了，但就是这么小的蛋白质，可以产生的可能形状的种类依然是一个天文数字，这就让改造或者制造蛋白质变得非常非常困难。

不过，自从人工智能加入之后，人类改造蛋白质的速度已经明显加快。在改造蛋白质方面，人类科学家可能耗费 6-12 个月才能完成的任务，人工智能只需要几周时间，且无需人类干预、反馈或主观判断。

最近，威斯康星大学麦迪逊分校（University of Wisconsin–Madison）的研究团队就研发出了一个能对蛋白质进行工程改造的、由 AI 驱动的全自动机器人——SAMPLE。

SAMPLE可以学习蛋白质序列与功能之间的关系，设计新的蛋白质，并将这些蛋白质发送到一个完全自动化的机器人系统中，该系统实验性地测试所设计的蛋白质，并提供反馈，从而提高 AI 智能体对系统的理解。

为了测试这个系统，研究人员使用 4 个 SAMPLE 智能体分别改造出了耐热性更好的糖苷水解酶。结果显示，每个 SAMPLE 智能体最终都能发现热稳定性更好的酶，比最初的起始序列至少稳定 12°C。

研究团队表示，SAMPLE 是一个通用的蛋白质工程平台，可广泛应用于生物工程和合成生物学领域。尽管目前研究人员只是展示了这个系统在热稳定性工程中的表现，但同样的方法也可用于改造酶的活性、特异性，甚至创造自然界中未曾有过的化学反应。

从研究蛋白质的结构，到改造蛋白质，再到创造蛋白质，人工智能已经完全改变了我们如何理解生命运作的方式，也大大加快了我们对生命和疾病研究。这也让人类看到人工智能无限的潜力，比如开发能够用于各种疾病的新的药物和治疗方法，设计或改造未来能够抵抗气候变化的农作物，创造能够消化塑料的酵素等等。

在这样的基础上，如果我们再把人工智能和量子计算结合，我们人类就将真正走出制药的迷雾，创造出我们想创造的一切生物化合物。

原文标题 : 陈根：制造蛋白质，人类已经输了

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