制造蛋白質，人類已經輸了
文/陳根
沒有蛋白質就沒有生命，這是一點沒說錯，任何生命活動都離不開蛋白質，有些蛋白質能逆轉罕見疾病，有些蛋白質可以修復受損心臟組織，還有一些蛋白質可以治療癌癥。所以在生物醫藥方面，一直以來，科學家都想通過改造蛋白質或制造蛋白質來實現一些疾病的治療。
但顯然，這并不是一件容易的事，因為蛋白質是由氨基酸按一定順序結合形成的多肽鏈，它們以無數方式折疊成各種獨特的三維形狀，蛋白質的三維形狀決定其在人體內的功能。一個只有100個氨基酸的蛋白質，已經是一個非常小的蛋白質了，但就是這么小的蛋白質，可以產生的可能形狀的種類依然是一個天文數字，這就讓改造或者制造蛋白質變得非常非常困難。
不過，自從人工智能加入之后，人類改造蛋白質的速度已經明顯加快。在改造蛋白質方面，人類科學家可能耗費 6-12 個月才能完成的任務，人工智能只需要幾周時間，且無需人類干預、反饋或主觀判斷。
最近，威斯康星大學麥迪遜分校（University of Wisconsin–Madison）的研究團隊就研發出了一個能對蛋白質進行工程改造的、由 AI 驅動的全自動機器人——SAMPLE。
SAMPLE可以學習蛋白質序列與功能之間的關系，設計新的蛋白質，并將這些蛋白質發送到一個完全自動化的機器人系統中，該系統實驗性地測試所設計的蛋白質，并提供反饋，從而提高 AI 智能體對系統的理解。
為了測試這個系統，研究人員使用 4 個 SAMPLE 智能體分別改造出了耐熱性更好的糖苷水解酶。結果顯示，每個 SAMPLE 智能體最終都能發現熱穩定性更好的酶，比最初的起始序列至少穩定 12°C。
研究團隊表示，SAMPLE 是一個通用的蛋白質工程平臺，可廣泛應用于生物工程和合成生物學領域。盡管目前研究人員只是展示了這個系統在熱穩定性工程中的表現，但同樣的方法也可用于改造酶的活性、特異性，甚至創造自然界中未曾有過的化學反應。
從研究蛋白質的結構，到改造蛋白質，再到創造蛋白質，人工智能已經完全改變了我們如何理解生命運作的方式，也大大加快了我們對生命和疾病研究。這也讓人類看到人工智能無限的潛力，比如開發能夠用于各種疾病的新的藥物和治療方法，設計或改造未來能夠抵抗氣候變化的農作物，創造能夠消化塑料的酵素等等。
在這樣的基礎上，如果我們再把人工智能和量子計算結合，我們人類就將真正走出制藥的迷霧，創造出我們想創造的一切生物化合物。
原文標題 : 陳根：制造蛋白質，人類已經輸了
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