AI設計的微蛋白能更有效的阻斷新冠病毒感染人體細胞

醫(yī)學abeycd 2021-03-22

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新冠疫情已經(jīng)在全球范圍內(nèi)持續(xù)了5個季度，很多國家都出現(xiàn)了類似“二次爆發(fā)”的疫情反復，人們迫切需要有效的藥物或疫苗來控制病毒的繼續(xù)傳播。

藝術(shù)家對AI設計的抗病毒藥物的構(gòu)想：消除冠狀病毒的感染機制

華盛頓大學蛋白質(zhì)設計研究所

使用AI技術(shù)來協(xié)助科學家設計新型的抗病毒藥物一直最值得期待的方向之一，美國華盛頓大學醫(yī)學院蛋白質(zhì)設計研究所的研究人員歷時8個月，在AI設計的200萬種候選Spike結(jié)合蛋白中，篩選出了11.8萬種符合條件的備選蛋白，經(jīng)過測試，其中名為LCB1的蛋白可保護實驗室生長的人類細胞免受SARS-CoV-2的侵害，實驗室正繼續(xù)在嚙齒動物上試驗這種新型抗病毒蛋白，相關(guān)論文于9月9日發(fā)表在Science上。

第一作者曹龍興博士表示，盡管仍需要進行廣泛的臨床測試，但是他認為這類經(jīng)過嚴格篩選的抗病毒藥物是很有前途的，他補充說：“它們至少與單克隆抗體一樣能阻斷SARS-CoV-2的感染，但生產(chǎn)更加方便且性質(zhì)更加穩(wěn)定，還有可能無需使用冷鏈運輸和儲存。”

曹龍興在實驗室工作

研究人員通過兩種方法設計了這種抗病毒蛋白。首先，將SARS-CoV-2與人細胞表面自然結(jié)合的ACE2受體片段整合到一系列小蛋白支架中。第二，從頭開始設計完全合成的蛋白質(zhì)。后一種方法產(chǎn)生了最有效的抗病毒藥物，包括LCB1。按照同等劑量計算，其抗毒效力是迄今為止報道的最有效的單克隆抗體的六倍。

圖. 計算設計方法概述。（A）結(jié)合ACE2螺旋的螺旋蛋白的設計。（B）小型螺旋支架的大規(guī)模從頭設計（頂部），然后通過旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體相互作用場（RIF）停靠以識別形狀和化學互補的結(jié)合模式。

由于這種蛋白比完整抗體分子小20倍，因此，同等用量下潛在中和位點提高了20倍，這將大幅度提高局部給藥的效率。與抗體不同，小蛋白不需要在哺乳動物細胞中表達即可正確折疊。同時，小尺寸和高穩(wěn)定性還應使其適合于鼻腔凝膠制劑，并通過霧化或以干粉形式直接輸送至呼吸系統(tǒng)，使得藥物的起效時間進一步減少。

華盛頓大學蛋白質(zhì)設計研究所所長大衛(wèi)·貝克認為，研究小組成功地從頭開始設計了高親和力的抗病毒蛋白，這進一步證明了計算蛋白設計可用于創(chuàng)造有前途的候選藥物，這對未來控制潛在的流行病傳播提供了一種有效的應對方案。