AI設計蛋白有效阻斷蛇毒 毒蛇咬傷治療新利器
世界衛生組織(WHO)已將蛇咬列爲被忽視的熱帶病之一,與登革熱及狂犬病等並列。(示意圖:shutterstock/達志)
毒蛇咬傷每年約造成10萬人死亡,目前的治療方式仍依賴數百年來的抗蛇毒血清,15日發表於《自然》期刊的研究指出,人工智慧(AI)設計的蛋白能有效阻止眼鏡蛇、蝰蛇等致命蛇毒的毒性影響,開拓全新的治療方向。
抗蛇毒血清,需將毒液經特殊減毒處理後,免疫於馬匹或羊身上,待牠們體內產生有效抗體反應後,再取馬血漿精製而成。這些抗毒血清在安全性及效果上參差不齊,且需由專業醫療人員於醫院施用,限制了其普及性。
人工智慧技術大幅加速了蛋白設計的進步。許多過去需花數月甚至數年才能完成的挑戰,如設計能成功阻擋毒素的新蛋白,如今可在幾秒內實現。加州斯克裡普斯研究所(Scripps Research)免疫學家約賈丁(Joseph Jardine)表示:「這項技術進展令人驚豔,從過去認爲不可能做到,到現在已能解決實際問題。」
2022年底,華盛頓大學計算生物物理學家貝克(David Baker)的實驗室推出名爲「RFdiffusion」的革命性蛋白設計程式,其靈感來自DALL-E等AI圖像生成工具。該工具能設計與目標蛋白結合力極強的小型蛋白,應用範圍包括癌症及自體免疫疾病。
實驗室成員託雷斯(Susana Vázquez Torres)對被忽視的熱帶病特別感興趣,提出利用RFdiffusion改善蛇咬治療的構想。蛇毒由多種蛋白毒素組成,會導致癱瘓及組織損傷。團隊利用RFdiffusion設計出「迷你結合蛋白」(mini-protein binders),能夠辨識眼鏡蛇、曼巴蛇及蝰蛇等蛇類分泌的3種主要毒素類型。
世界衛生組織(WHO)已將蛇咬列爲被忽視的熱帶病之一,與登革熱及狂犬病等並列,研究人員期待這項新技術能夠提供更安全、更有效且更容易施用的治療方案,拯救更多生命。