作者:廖洋,车慧卿,张雨琛 来源:中国科学报 发布时间:2025/3/3 10:23:09
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山东大学提供抗多重耐药菌新方案

 

近日,山东大学药学院教授常文强、娄红祥领衔的研究团队在国际权威学术期刊《科学进展》发表创新性成果。研究团队成功开发了一种基于“AI生成+智能筛选”双引擎技术平台的抗菌肽设计系统,这一成果为对抗多重耐药菌提供了新的解决方案,并已申请发明专利保护,获得英国皇家化学会的高度评价

根据世界卫生组织的最新数据,全球每年因耐药菌感染导致的死亡人数高达127万,这一数字超过了艾滋病和疟疾的致死人数总和。传统抗生素的研发正面临“投入倍增、产出减半”的困境,因此,研究团队将目光转向了抗菌肽(AMP),这类天然具有抗耐药优势的小分子化合物。抗菌肽通常由5到50个氨基酸组成,因其能够通过破坏细胞膜、干扰代谢等多种机制杀死病原体,从而有效避免微生物产生耐药性,被誉为“生物导弹”。

然而,传统的抗菌肽开发存在三大挑战:一是化学空间过于庞大,探索效率低下;二是现有的生成模型容易生成已知抗菌肽的类似物,缺乏创新性;三是针对抗真菌肽的研究进展缓慢。

为攻克难题,研究团队构建了“生成-筛选-验证”三位一体技术体系。通过变分自编码器(VAE)将可变长度肽序列映射到统一潜空间,结合潜在扩散模型(LatentDiffusionModel)实现序列从头生成,相比传统生成对抗网络(GAN)模型,新系统生成序列新颖性和多样性显著提升,扩大了化学空间覆盖范围。

此外,团队还搭建了深度神经网络分类器和分子动力学模拟平台,实现了从理化性质预测到膜作用机制解析的全维度筛选。随后,通过实验室合成多肽进行活性验证,进一步确保了候选抗菌肽的有效性。

首轮验证中,系统生成的40条候选肽潜力惊人,25条有显著抗菌活性,成功率达62.5%。体内实验证实,先导肽AMP-24和AMP-29能显著降低耐药菌感染的组织菌载量,且无明显体内毒性。

该研究成果已申请发明专利保护,引发广泛关注。英国皇家化学会化学世界(ChemistryWorld)杂志专栏作家VictoriaAtkinson博士深入采访并撰写专题报道,高度评价其在抗菌肽领域的重要贡献。

相关论文信息:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp7171

 
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