人工智能（AI）技术正在蛋白设计方面带来变革。这种“设计蛋白”医学用途非常广泛，包括用于开发治疗癌症、自身免疫等疾病的抗体、抗病毒疫苗等。11月21日，最新发表在Science杂志上的一项研究中，来自Mass
General Brigham等机构的科学家团队开发一种名为EVOLVEpro的新型AI工具，该技术可能代表了蛋白质工程领域的一次飞跃。在这篇论文中，研究团队通过应用EVOLVEpro设计6种不同用途的蛋白质，展示了该技术使蛋白质更加稳定、精确和高效的能力。EVOLVEpro的开发及测试（来源：Science）“像这样的工具使我们能够不受进化的限制。利用AI，我们可以更快地制造出更好、更强的蛋白质。我们可以设计蛋白使其与靶点更有效地结合，以改善疗效和功能。”共同领导该研究的Omar
Abudayyeh博士说道。蛋白质工程（protein
engineering）的概念并不新鲜，但AI和大语言模型（LLM）的出现正在开始给这个领域带来革命性的变化。蛋白质语言模型（PLM）能够学习蛋白质的“语法”，从大型基因组数据库中读取蛋白质序列，并以科学家指定的方式提供改进蛋白质的建议。EVOLVEpro作为先前模型的顶层，可以在响应之前进行推理并提供更多的思考。“蛋白质建模近年来取得了重要进展，我们想知道现在是否可以使用大语言模型来预测更好的蛋白质序列。我们的研究结果表明，这类工具可以很好地发挥作用。”论文共同通讯作者Jonathan
S. Gootenberg博士说道，“我们选择了两种临床相关的抗体，并发现，通过EVOLVEpro，我们可以设计出一种结合更好、表达更好的抗体。”用EVOLVEpro实现两个单抗的进化具体来说，在该研究中，科学家们利用EVOLVEpro设计了6种蛋白质。研究人员发现，EVOLVEpro设计的两种单克隆抗体在结合靶点方面性能提高了30倍。此外，由EVOLVEpro设计的一种微型CRISPR核酸酶使基因发生变化的效力提升了5倍。由EVOLVEpro设计的一种蛋白用于先导编辑器（prime
editor）后，先导编辑器将序列插入基因组的不同部分的能力提升了两倍。由EVOLVEpro设计的一种名为Bxb1整合酶的蛋白质在将DNA插入细胞中以进行基因整合方面的效力提升了4倍。由EVOLVEpro设计的一种用于制造RNA的蛋白质——T7 RNA聚合酶，精确复制RNA方面的能力提升了100倍，这对于制造用于mRNA疗法或疫苗的mRNA非常重要。工程改造的RNA聚合酶提升mRNA生产，且降低免疫原性总结来说，这些结果表明，EVOLVEpro为AI赋能的生物和医学蛋白质工程开辟了新的可能性。“我们预计这只是EVOLVEpro的开始，它将随着时间的推移而不断改进，并可用于各种蛋白质工程应用。这项技术标志着一个新时代的开始，我们不仅可以设计出与大自然设计相匹配的蛋白质，还可以解决大自然从未面对过的挑战。”论文共同一作Kaiyi
Jiang说道。参考资料：[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr6006[2]https://phys.org/news/2024-11-ai-tool-faster-stronger-proteins.html
