本报讯 韩国浦项科技大学化学工程系教授Sangmin Lee与美国华盛顿大学教授、2024年诺贝尔化学奖得主David Baker合作，利用人工智能模拟病毒的复杂结构，开发出一种创新的治疗平台。相关研究成果近日发表于《自然》。

病毒的独特之处在于将遗传物质封装在球形蛋白质外壳内，使其能够复制并侵入宿主细胞，从而引发疾病。受这些复杂结构的启发，研究人员一直在探索制造一种可模拟病毒行为的人造蛋白质外壳，即纳米笼。这种纳米级别的笼状结构可将用于治疗的基因导入靶细胞，实现治疗疾病的目的。

然而，现有纳米笼存在很多局限性。它们的小尺寸限制了可以携带的遗传物质数量，而且简单的设计无法复制天然病毒蛋白质的多功能性。

为了解决这些问题，研究团队采用人工智能驱动的计算设计。虽然大多数病毒显示出对称结构，但它们也具有微妙的不对称性。研究人员利用人工智能重现了这些细微特征，并首次成功设计出四面体、八面体和二十面体形状的纳米笼。

由此产生的纳米结构由4种类型的人工蛋白质组成，形成具有6种不同蛋白质-蛋白质界面的复杂结构。其中，直径75纳米的二十面体纳米笼能够容纳的遗传物质，可达腺相关病毒等传统基因传递载体的3倍。这标志着基因治疗领域的一项重大进展。

电子显微镜观测结果证实，人工智能设计的纳米笼实现了预期的精确对称结构。功能实验进一步证明，纳米笼能够将有效治疗载荷递送到靶细胞，为实际医学应用铺平了道路。

“人工智能可以根据人类需要设计和组装人工蛋白质，从而开启新时代。”Lee表示，“我们希望这项研究不仅能够加速基因疗法的开发，还能推动下一代疫苗和其他生物医学创新取得突破。”（王方）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07814-1