AI設(shè)計“納米籠”模擬病毒復(fù)雜結(jié)構(gòu)

科技日報2024年12月30日報道，韓國浦項科技大學(xué)研究團(tuán)隊利用人工智能（AI）技術(shù)，設(shè)計出一種“納米籠”，成功模擬出病毒的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。它可遞送治療基因，進(jìn)而成為一種醫(yī)療創(chuàng)新平臺。這項研究展示了AI在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的巨大潛力，特別是在改善基因治療載體方面。該研究發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。

病毒具有特殊結(jié)構(gòu)，可以將遺傳物質(zhì)封裝在一個球形蛋白質(zhì)外殼中，這使得它們能夠復(fù)制并侵入宿主細(xì)胞，進(jìn)而引發(fā)疾病。受到這種結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，科學(xué)家試圖模仿病毒行為，設(shè)計出能夠遞送治療基因到特定細(xì)胞的人造蛋白質(zhì)“納米籠”。

現(xiàn)有的“納米籠”存在一些問題，比如：由于尺寸小，其能攜帶的遺傳物質(zhì)有限；其簡單的結(jié)構(gòu)無法完全再現(xiàn)天然病毒蛋白的多功能性。

為了解決這些問題，研究團(tuán)隊轉(zhuǎn)而使用AI驅(qū)動的設(shè)計方法。他們不僅捕捉到了大多數(shù)病毒所共有的對稱性，還重現(xiàn)了那些細(xì)微的不對稱特征。

基于此，團(tuán)隊首次成功設(shè)計出四面體、八面體和二十面體形狀的新型“納米籠”。這些納米結(jié)構(gòu)由4種不同的人工蛋白質(zhì)組成，形成一個包含6種獨特蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)界面的復(fù)雜架構(gòu)。

特別值得一提的是，其中一種直徑達(dá)到75納米的二十面體結(jié)構(gòu)，可比傳統(tǒng)基因傳遞載體多裝3倍的遺傳物質(zhì)。這意味著，在基因治療領(lǐng)域，可能會取得顯著進(jìn)展。

為了驗證效果，團(tuán)隊使用電子顯微鏡檢查了“納米籠”的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了功能測試。結(jié)果顯示，“納米籠”確實按照預(yù)期構(gòu)建了精確的對稱結(jié)構(gòu)，并且高效地將治療有效載荷遞送到目標(biāo)細(xì)胞中。這一進(jìn)展為未來醫(yī)療應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)，也為研發(fā)更先進(jìn)、更高效的治療方法開辟了新途徑。

（2024年12月30日" 張夢然" 科技日報）