“人工智能預測蛋白質結構”為何連續兩年入選《科學》的年度十大科學突破

日前，國際權威學術期刊《科學》公布了2021年度十大科學突破評選結果。其中，“人工智能預測蛋白質結構”排在第一；“抗新冠強效藥出現”排在了第四。蛋白質結構解析究竟難在何處？目前國内外有哪些抗新冠病毒強效藥？解放日報·上觀新聞記者作了一番梳理。

【安芬森的夢想似乎越來越近了】

有意思的是，“人工智能首次精準預測蛋白質三維結構”曾位列《科學》評選的2020年度十大科學突破之七。

沒有蛋白質就沒有生命。它将食物轉化為細胞的能量，在我們的血液中運送氧氣，并對抗微生物入侵者。蛋白質具有三維結構，由一系列氨基酸折疊而成。氨基酸長鍊如何自發地折疊成三維結構，是一個長期困擾科學家的問題。由于蛋白質結構取決于幾千個氨基酸各個原子間的互相作用力，蛋白質結構的解析難度很大，在相當長的一段時間裡，隻能通過艱苦的實驗室分析來确定蛋白質結構。

美國生物化學家克裡斯蒂安·安芬森在1972年的諾貝爾獎獲獎感言中提出了一個願景，希望有一天，根據氨基酸的序列就能預測任何蛋白質的三維結構。

科學家為何要對蛋白質結構的解析如此在意呢？原來，我們最常用的小分子化學藥，其作用靶點大部分在蛋白質上，藥物研發離不開蛋白質結構的解析。

早在20世紀50年代，研究人員就開始通過X射線晶體學技術來繪制蛋白質的三維結構圖，但這需要耗費數年時間，而且每個蛋白質三維結構圖的成本高達數十萬美元。為了加快這一過程，科學家們在 20世紀70 年代開始建立計算機模型來預測蛋白質的折疊方式。

去年12月1日，谷歌旗下的“深度思維”公司宣布，其新一代“阿爾法折疊”人工智能系統首次精确預測了蛋白質的三維結構。

今年7月，深度思維宣布利用“阿爾法折疊”預測了人類表達的幾乎所有蛋白質結構。

“我從沒想過有生之年會看到這個。”馬裡蘭大學沙迪格羅夫分校的結構生物學家約翰·莫爾特對此感歎不已。當然，他也指出，“蛋白質結構不是靜态的，他們在工作時彎曲，對這些變化進行模組化仍然是一個挑戰。但人工智能驅動的技術進步，将永遠改變生物學和醫學。”

安芬森的夢想似乎越來越近了。

可以預見的是，這一科學突破将具有廣泛的應用，并有望更快找到創新藥物靶點。

【我國首個抗新冠病毒特效藥獲批上市】

新冠疫情尚未結束，科學家們一直在為特效藥而努力。

今年12月22日，美國食品和藥物管理局準許了首款可緊急用于治療新冠病毒感染的口服藥物。輝瑞公司生産的這款名為Paxlovid的藥物，由兩種抗病毒藥物組成，可用于治療患新冠輕症至中症的成人和12歲及以上兒童，以及具有較高重症風險的人群。此前，輝瑞曾宣布，Paxlovid可将輕度或中度新冠肺炎患者的住院或死亡風險降低約89%。

當地時間2021年11月4日，英國藥品和保健品管理局宣布準許了“莫努匹韋”的緊急使用授權申請，該藥成為世界上第一款上市、可在家中口服的抗新冠病毒藥物。據美國制藥公司默沙東此前宣布，他們與Ridgeback合作開發的“莫努匹韋”在三期臨床試驗中，輕中度患者的住院或死亡風險降低了50%。

今年12月8日，我國首個抗新冠病毒特效藥——安巴韋單抗/羅米司韋單抗聯合療法特效藥獲得中國藥監局的上市準許。臨床試驗資料顯示，該藥能夠降低高風險新冠門診患者80%的住院率和死亡率。同時，抗體在人體内可存留9至12個月，這對預防感染也有一定作用。

這些藥物是否能成為真正的抗新冠病毒特效藥，還有待在真實世界進一步觀察。期待未來，随着抗新冠病毒特效藥和安全高效的疫苗以及有力的公共衛生防疫措施，世界可以早日開放。

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