AI設計的抗蛇毒血清對抗老虎蛇毒素於小鼠實驗中取得成功
2025年1月15日
由2024年諾貝爾化學獎得主、華盛頓大學醫學院的David Baker博士及丹麥技術大學的Timothy Patrick Jenkins博士領導的科學家團隊，利用深度學習工具設計出能夠結合和中和致命眼鏡蛇毒液中毒素的蛋白質。這項研究的詳細內容發表於《自然》雜誌，題為《新設計的蛋白質中和致命蛇毒毒素》。
這項針對小鼠的研究聚焦於一類名為三指毒素（3FTx）的蛇毒蛋白。這些高度毒性的蛋白質負責引發包括嚴重組織損傷和抑制尼古丁乙醯膽鹼受體的病理，最終導致危及生命的神經毒性。研究人員在《自然》上指出，3FTx通常是現有基於免疫動物的抗蛇毒血清失效的原因。此外，現有的蛇咬治療僅包括來自免疫動物血漿的多克隆抗體，這些抗體的成本高且對3FTx的療效有限。
相比之下，Baker表示：“我們創造的抗毒素僅需使用計算方法即可輕鬆發現。”根據論文，這些設計的蛋白質“能夠結合來自3FTx家族的短鏈和長鏈α-神經毒素及細胞毒素。”
儘管這些蛋白質無法完全防護蛇毒，但它們有效地“中和了所有三個3FTx亞家族，並在體外保護小鼠免受致命神經毒素的挑戰。”根據不同的劑量、毒素和設計的蛋白質，實驗對象的存活率達到80%至100%。Baker補充道，這些蛋白質的生產成本也很低，可以利用微生物進行生產，避免傳統的動物免疫，從而可能降低生產成本。
Jenkins指出，這些蛋白質的尺寸也是一個額外的好處。“它們的體積很小，實際上我們預計它們能更好地穿透組織，並且可能比現有抗體更快中和毒素。”他表示，因為這些蛋白質完全是通過使用AI驅動的軟件在計算機上創建的，這大大縮短了發現階段所需的時間。
根據世界衛生組織的估計，每年有超過200萬人受到有毒蛇咬傷，這導致約10萬人死亡，並且有三倍於此的永久性殘疾，這些情況主要發生在撒哈拉以南非洲、南亞及其他熱帶地區的低資源環境中。
儘管這篇論文的結果顯示出良好的前景，研究人員強調，傳統的抗蛇毒血清在可預見的未來仍然會是治療蛇咬的首選。他們建議，這些計算機設計的抗毒素最初可以作為補充劑或增強劑，以提高現有療法的有效性，直到獨立的下一代療法獲得批准。
此外，這種藥物開發的方法還有更廣泛的應用前景，未來可以用於設計針對某些類型病毒感染的新療法。Baker表示：“我們不需要進行多輪實驗來尋找性能良好的抗毒素，設計軟件如此優秀，以至於我們只需測試少數分子。”他補充道：“除了治療蛇咬，蛋白質設計將有助於簡化藥物發現，尤其是在資源有限的環境中。”
這項研究不僅展現了AI在生物醫學領域的潛力，還可能改變未來的治療方式。隨著技術的進步，或許我們能期待更快、更有效的治療方案出現，這對於全球面對蛇咬所帶來的健康挑戰無疑是一個積極的信號。
以上文章由特價GPT API KEY所翻譯及撰寫。而圖片則由FLUX根據內容自動生成。
