自然界中没有发现的新蛋白质现在被设计用来抵消蛇毒的某些剧毒成分。开发这些毒素中和蛋白的深度学习、计算方法为创造比目前使用的更安全、更经济、更容易获得的治疗方法提供了希望。
每年有超过200万人被蛇咬伤。根据世界卫生组织的数据，其中超过10万人死亡，30万人患有严重的并发症，并因肢体畸形、截肢或其他后遗症而长期残疾。撒哈拉以南非洲、南亚、巴布亚新几内亚和拉丁美洲是毒蛇咬伤造成最大公共卫生问题的地区。
1月15日，《自然》杂志报道了由华盛顿大学蛋白质设计医学研究所和丹麦技术大学的科学家领导的发现更好的抗蛇毒血清治疗方法的计算生物学努力。
该论文的主要作者是华盛顿大学医学院生物化学系和华盛顿大学生物物理研究生项目的Susana Vazquez Torres。她的家乡是墨西哥的奎尔梅塔罗，那里靠近毒蛇和响尾蛇的栖息地。她的职业目标是发明治疗被忽视的疾病和伤害的新药，包括蛇咬伤。
她的研究团队还包括来自英国和丹麦的蛇咬伤研究、药物和诊断以及热带医学方面的国际专家，他们把注意力集中在寻找中和从某些elapids收集的毒液的方法上。Elapids是一大群毒蛇，其中包括眼镜蛇和曼巴，生活在热带和亚热带。
大多数蛇类有两个小尖牙，形状像浅针。在顽强的撕咬过程中，毒牙可以从蛇下巴后部的腺体注入毒液。毒液的成分中有可能致命的三指毒素。这些化学物质通过杀死细胞损害身体组织。更严重的是，通过阻断神经和肌肉之间的信号，三指毒素会导致瘫痪和死亡。
目前，被咬伤后的治疗方法是从免疫过蛇毒素的动物的血浆中提取抗体。生产这种抗体成本高昂，而且它们对三指毒素的效果有限。这种治疗也可能有严重的副作用，包括导致患者休克或呼吸窘迫。
他说：“开发新药的努力一直是缓慢而艰苦的。”
研究人员使用深度学习计算方法来试图加速发现更好的治疗方法。他们创造了新的蛋白质，通过与三指毒素化学物质结合，干扰它们的神经毒性和细胞破坏特性。
通过实验筛选，科学家们获得了产生具有热稳定性和高结合亲和力的蛋白质的设计。实际合成的蛋白质在原子水平上与深度学习计算机设计几乎完全匹配。
在实验室培养皿中，设计的蛋白质有效地中和了测试的三指毒素的所有三个亚家族。当给老鼠注射时，设计的蛋白质可以保护动物免受可能致命的神经毒素暴露。
设计蛋白质具有关键的优势。它们可以通过重组DNA技术而不是通过免疫动物来制造质量一致的产品。（在这种情况下，重组DNA技术指的是科学家们采用的实验室方法，通过计算设计一种新蛋白质的蓝图，并合成这种蛋白质。）
此外，与抗体相比，针对蛇毒素设计的新蛋白质很小。它们较小的尺寸可能允许更大的渗透到组织中，迅速抵消毒素，减少伤害。
除了开辟开发抗蛇毒血清的新途径外，研究人员认为计算设计方法可以用于开发其他解毒剂。这些方法还可用于发现治疗不足的疾病的药物，这些疾病影响着科研资源严重有限的国家。
这组科学家指出：“计算设计方法可以大大降低开发被忽视的热带病治疗方法的成本和资源需求。”
华盛顿大学已经为这项研究中产生的蛋白质的设计和组成提交了一份临时的美国专利申请。
参考文献
De novo designed proteins neutralize lethal snake venom toxins
