科学家利用人工智能创造全新的抗蛇毒蛋白

据世界卫生组织估计，每年有 10 万人死于蛇咬，数十万人因此致残。借助最先进的技术，有希望的新科学可能有助于消除这种威胁。

根据 1 月 15 日发表在《自然》杂志上的一项研究，研究人员利用一套人工智能工具成功设计了两种蛋白质来中和一些最致命的毒液毒素。这些“从头”蛋白质（自然界中不存在的分子）在与致命的蛇毒素混合并在实验室实验中使用时，保护了 100% 的老鼠免于死亡。

“我认为我们可以彻底改变（蛇咬伤的）治疗方法，”这项研究的主要作者、生物化学家苏珊娜·巴斯克斯·托雷斯 (Susana Vázquez Torres) 说，她在华盛顿大学戴维·贝克 (David Baker) 实验室完成了这项研究，这是她博士论文的一部分。贝克因创造新蛋白质的工作而获得了 2024 年诺贝尔化学奖。本周的出版物是这条研究路线的延续。“当然，这项研究并不能解决整个问题，但它表明，与传统方法相比，我们可以超快速地开发分子——而且它是有效的，”巴斯克斯·托雷斯告诉《大众科学》。她补充说，这种策略可能会带来比现状更便宜、更安全、更有效的治疗方法。

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“这是一项了不起的工作，”斯克里普斯研究所免疫学和微生物学助理教授约瑟夫·贾丁 (Joseph Jardine) 说。贾丁没有参与这项新研究，但之前曾发表过一项研究，开发了针对同类化合物的合成抗蛇毒血清。他说，这项新研究既展示了近年来蛋白质设计在快速改进的人工智能的帮助下取得了多大的进步，也是医学领域令人兴奋的实用进步。

尽管蛇咬伤的伤势严重，但治疗中毒的方法一百多年来一直是一样的：从马或其他动物身上采集抗体，并接种亚致死剂量的毒液。这些抗蛇毒血清可以挽救生命，但它们也有一些严重的缺点。

首先，抗蛇毒素成本高且难以制造，因为生产它们需要维护动物圈养。此外，它们的质量参差不齐，因为依赖不完善的免疫系统会产生不均衡的效果，而且抗蛇毒素对某些毒素的效果往往比其他毒素更好——只能部分中和蛇毒这种复杂混合物中的最小成分，并且对某些物种的咬伤效果不佳。它们会引发接种者的过敏反应和其他不良副作用。而且，由于它们是一种生物制品，传统的抗蛇毒素对温度非常敏感，需要冷藏储存和运输——增加了成本和难以获取性。在蛇咬伤尤为常见的全球南方国家农村地区，治疗尤其困难。

相比之下，新设计的蛋白质在更广泛的温度范围内都很稳定，可以使用酵母等微生物大量生产，副作用更少，而且更容易微调和保持一致性。“这些小型从头蛋白质有许多非常有趣的优势，包括热稳定性、制造成本，以及它们可以以抗体无法做到的方式靶向某种东西，”贾丁解释说。他建议，有朝一日，这样的产品可能会通过“类似 EpiPen 的设备”交付，在最需要的地方随时可用。

蛇毒由多种毒素混合而成。Vázquez Torres 和她的同事专注于研究三指毒素 (3FTx)，这是一种致命的化合物，传统抗蛇毒血清通常对其效果不佳。3FTx 在眼镜蛇科蛇类的毒液中尤为突出，眼镜蛇科包括眼镜蛇、曼巴蛇和珊瑚蛇。这些毒素（蛋白质本身）对哺乳动物的身体造成严重破坏。有些是麻痹性神经毒素，有些会破坏细胞并损伤组织。