科學人雜誌
醫學

AI設計精準抗疫蛋白

2021-08-01 賈可布森(Rowan Jacobsen)
天然蛋白質包辦了人體中的各種功能。現在科學家運用人工智慧技術設計合成蛋白質,打造新的冠狀病毒疫苗,在生物工程學界掀起革命。

重點提要

  1. 1990年代以來,蛋白質工程學家開始嘗試從基因序列來預測其最終形成的蛋白質構造,但直到近年運用人工智慧技術,才獲致成功。
  2. 這項突破性進展,使得製造人工奈米顆粒疫苗,對抗包括新冠肺炎等傳染病變得可行。
  3. 除了從疫苗著手,科學家也正量身打造迷你抗體、製成藥劑,增強人體對入侵病毒的免疫力。
去年4月某個星期五深夜,華爾斯(Lexi Walls)獨自待在美國華盛頓大學的實驗室中,焦急地等待自己研究生涯中最重要的實驗結果。她是年輕的結構生物學家,研究主題是冠狀病毒,這三個月來她夜以繼日工作,為的是研發出新疫苗,以對抗這類席捲全世界的病毒。她希望自己的研究成功之後,不只能對抗冠狀病毒,還能在疫苗學界掀起革命浪潮,讓人們得以應付流感以至愛滋病等各種傳染病。華爾斯所研發的疫苗不同以往,並非從天然成份衍生而來,而是先在電腦上設計微小的人工蛋白,再把這些蛋白質組合而成。這種疫苗的誕生,代表了人類在重新設計生物性功能上跨出了非凡的一步。蛋白質是精巧的奈米機器,彼此持續互動,完成生物體內絕大部份的任務。蛋白質能夠消化食物、對抗入侵者、修復損傷、感覺周圍環境、攜帶訊息、產生力氣、協助思想形成,以及複製。蛋白質由許多稱為胺基酸的簡單分子串接起來、扭轉摺疊成為立體形狀,這是由構成蛋白質的胺基酸種類、數量與排列順序所決定。不同的胺基酸彼此會相吸或相斥,交互作用非常複雜,但是作用的尺度又非常小(平均每個細胞中有4200萬個蛋白質),以致於我們長久以來都無法釐清長串胺基酸彼此自動扭曲成立體形狀的規則,...

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# 關鍵字:醫學蛋白病毒新冠疫苗RBD生物工程AI
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