AI可據蛋白結構快速設計藥物分子

一種新的生成式AI可從頭開始設計分子，使其與相應蛋白質精確匹配。圖片來源：蘇黎世聯邦理工學院

科技日報訊 （記者張夢然）瑞士蘇黎世聯邦理工學院化學家開發出一種新的人工智能（AI）算法程序，可根據蛋白質的三維表面快速、輕松地設計活性藥物成分。最新一期《自然·通訊》雜志刊發的這一成果，可能徹底改變藥物研發方式。

這種方法建立的基礎，是化學家數十年來闡明的蛋白質三維結構，以及使用計算機尋找合適的潛在藥物分子的成果。對于任何已知三維形狀的蛋白質，該算法會根據“鎖與鑰匙”原理，生成提高或抑制蛋白質活性的潛在藥物分子藍圖，然后化學家可在實驗室合成和測試這些分子。

新算法無需人工干預，生成式AI就能從頭開始設計與蛋白質結構相匹配的藥物分子。

此外，該算法僅建議在所需位置與特定蛋白質相互作用的分子，而幾乎不與任何其他蛋白質相互作用。這意味著在設計藥物分子時，它的副作用會盡可能小。為了創建該算法，研究人員利用化學分子與相應三維蛋白質結構之間數十萬種已知相互作用的信息來訓練AI模型。

研究團隊與羅氏制藥公司一起測試了新算法并展示了AI的能力。他們尋找與過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）類蛋白質相互作用的分子，PPAR類蛋白質調節體內糖和脂肪酸代謝。目前使用的幾種糖尿病藥物會增加PPAR活性，導致細胞從血液中吸收更多的糖，從而降低血糖水平。

無需經過漫長的發現過程，AI就能立即設計出新分子，這些分子也能增加PPAR活性，就像目前可用的藥物一樣。研究團隊在實驗室生產出這些分子后，羅氏制藥公司負責對它們進行測試。結果表明新分子從一開始就十分穩定且無毒。