AI设计的微蛋白能更有效的阻断新冠病毒感染人体细胞

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新冠疫情已经在全球范围内持续了三个季度，很多国家都出现了类似“二次爆发”的疫情反复，人们迫切需要有效的药物或疫苗来控制病毒的继续传播。

艺术家对AI设计的抗病毒药物的构想：消除冠状病毒的感染机制

华盛顿大学蛋白质设计研究所

使用AI技术来协助科学家设计新型的抗病毒药物一直最值得期待的方向之一，美国华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所的研究人员历时8个月，在AI设计的200万种候选Spike结合蛋白中，筛选出了11.8万种符合条件的备选蛋白，经过测试，其中名为LCB1的蛋白可保护实验室生长的人类细胞免受SARS-CoV-2的侵害，实验室正继续在啮齿动物上试验这种新型抗病毒蛋白，相关论文于9月9日发表在Science上。

第一作者曹龙兴博士表示，尽管仍需要进行广泛的临床测试，但是他认为这类经过严格筛选的抗病毒药物是很有前途的，他补充说：“它们至少与单克隆抗体一样能阻断SARS-CoV-2的感染，但生产更加方便且性质更加稳定，还有可能无需使用冷链运输和储存。”

曹龙兴在实验室工作 

研究人员通过两种方法设计了这种抗病毒蛋白。首先，将SARS-CoV-2与人细胞表面自然结合的ACE2受体片段整合到一系列小蛋白支架中。第二，从头开始设计完全合成的蛋白质。后一种方法产生了最有效的抗病毒药物，包括LCB1。按照同等剂量计算，其抗毒效力是迄今为止报道的最有效的单克隆抗体的六倍。

图. 计算设计方法概述。（A）结合ACE2螺旋的螺旋蛋白的设计。（B）小型螺旋支架的大规模从头设计（顶部），然后通过旋转异构体相互作用场（RIF）停靠以识别形状和化学互补的结合模式。

由于这种蛋白比完整抗体分子小20倍，因此，同等用量下潜在中和位点提高了20倍，这将大幅度提高局部给药的效率。与抗体不同，小蛋白不需要在哺乳动物细胞中表达即可正确折叠。同时，小尺寸和高稳定性还应使其适合于鼻腔凝胶制剂，并通过雾化或以干粉形式直接输送至呼吸系统，使得药物的起效时间进一步减少。

华盛顿大学蛋白质设计研究所所长大卫·贝克认为，研究小组成功地从头开始设计了高亲和力的抗病毒蛋白，这进一步证明了计算蛋白设计可用于创造有前途的候选药物，这对未来控制潜在的流行病传播提供了一种有效的应对方案。

值得一提的是，在近日揭晓的2021年突破奖中，所长大卫·贝克获得了2021年生命科学突破奖，这代表了学术界对他和他的团队所开发的新技术的高度认可。（奖金1875万美元，2021年突破奖花落谁家？）

David Baker

华盛顿大学、霍华德·休斯医学研究所

获奖理由：开发了新技术用以设计自然界中没有的全新蛋白质，其中一些新蛋白质对于人类疾病具有干预性治疗潜力。

参考文献：

1.https://science.sciencemag.org/content/early/2020/09/08/science.abd9909

2.https://newsroom.uw.edu/news/designed-antiviral-proteins-inhibit-sars-cov-2-lab

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