AI可据蛋白结构快速设计药物分子

一种新的生成式AI可从头开始设计分子，使其与相应蛋白质精确匹配。图片来源：苏黎世联邦理工学院

科技日报讯 （记者张梦然）瑞士苏黎世联邦理工学院化学家开发出一种新的人工智能（AI）算法程序，可根据蛋白质的三维表面快速、轻松地设计活性药物成分。最新一期《自然·通讯》杂志刊发的这一成果，可能彻底改变药物研发方式。

这种方法建立的基础，是化学家数十年来阐明的蛋白质三维结构，以及使用计算机寻找合适的潜在药物分子的成果。对于任何已知三维形状的蛋白质，该算法会根据“锁与钥匙”原理，生成提高或抑制蛋白质活性的潜在药物分子蓝图，然后化学家可在实验室合成和测试这些分子。

新算法无需人工干预，生成式AI就能从头开始设计与蛋白质结构相匹配的药物分子。

此外，该算法仅建议在所需位置与特定蛋白质相互作用的分子，而几乎不与任何其他蛋白质相互作用。这意味着在设计药物分子时，它的副作用会尽可能小。为了创建该算法，研究人员利用化学分子与相应三维蛋白质结构之间数十万种已知相互作用的信息来训练AI模型。

研究团队与罗氏制药公司一起测试了新算法并展示了AI的能力。他们寻找与过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）类蛋白质相互作用的分子，PPAR类蛋白质调节体内糖和脂肪酸代谢。目前使用的几种糖尿病药物会增加PPAR活性，导致细胞从血液中吸收更多的糖，从而降低血糖水平。

无需经过漫长的发现过程，AI就能立即设计出新分子，这些分子也能增加PPAR活性，就像目前可用的药物一样。研究团队在实验室生产出这些分子后，罗氏制药公司负责对它们进行测试。结果表明新分子从一开始就十分稳定且无毒。