点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:当蛋白质组遇上AI,加速的是什么
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

当蛋白质组遇上AI,加速的是什么

来源:中国科学报2022-03-14 09:20

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  ■记者 温才妃

  一个普通人做一次血液全蛋白质组的质谱检测,能获得哪些有意义或有趣的信息?谁会成为蛋白组领域的23andMe(DNA鉴定公司)?

  去年7月,当人类蛋白质组98.5%的蛋白质结构被AlphaFold算法破译时,就有不少网友在知乎提出了这一问题。还有一些投资者干脆直接询问上市公司,是否有涉及人工智能(AI)在生命科学领域的发展计划和技术储备。

  虽然蛋白质组学研究并非新鲜概念,但随着AI技术的突破,蛋白质组学相关应用开发与市场化正在快速发酵。

  今年年初,人工智能蛋白质组诊断服务提供商西湖欧米(杭州)生物科技有限公司宣布完成数亿元Pre-A轮融资。他们开发的用于甲状腺结节诊断的临床实验室自建项目(LDT)产品,也问世在即。

  蛋白质组学+AI,会不会是下一个市场焦点?

  新算法重塑蛋白质组学

  有人调侃,蛋白质组学概念之所以在二级市场遇冷,首要原因是人们并不清楚它究竟是什么。

  但其实,它是开启精准医疗的钥匙。

  电影《我不是药神》中的神药“格列卫”,其靶点就是一个融合蛋白,通过药物小分子抑制融合蛋白,最终控制慢性髓性白血病的发展。换句话说,谁更“懂”蛋白质,谁就能找到那把破解重大疾病、研发新药的钥匙。

  然而,“传统的蛋白质组学分析技术和方法,并不完全适合用来研究蛋白质系统,所缺乏的是对蛋白质进行定量数据积累的过程,而且没有一个合适的算法。”西湖大学特聘研究员、西湖欧米创始人郭天南说。

  AlphaFold的出现让科学界看到了曙光。

  2021年7月,人工智能公司DeepMind和欧洲生物信息研究所合作,发布由AlphaFold预测的蛋白结构数据库,完成了人类蛋白质组98.5%的蛋白质结构预测。这被认为是本世纪最重要的科学突破之一。

  随后,DeepMind在《自然》公布了AlphaFold2的源代码。AlphaFold2可在几分钟内破译一般蛋白质的三维结构,还能预测一个由2180个氨基酸相连的大蛋白质结构。

  “在Alphafold2之前,AI技术一直没有真正进入微观的生命世界。但实际上,AI技术之于微观生命世界不仅是一个必要条件,也是一个充分条件。”郭天南说。

  如果没有AI技术,人类的理解力不可能弄清如此多的蛋白质动态,因为它实在太复杂了。“基因相对稳定,一个人一辈子做一次基因测序就够了,但蛋白质无时无刻不在发生变化,一场感冒都会改变很多细胞、蛋白质。而精准医学就是根据病人当前的情况,给他提供最合适的诊断和治疗方法。有了蛋白质组学+AI,精准医学将会提高到另一个层面。”郭天南说。

  AI助力催生精准医疗

  十几年前,郭天南在武汉协和医院血液科学习、工作。他清楚地记得,一盒格列卫30多万元,科室把它买下来,一颗一颗卖给病人。后来,他远赴瑞士苏黎世联邦理工学院,师从蛋白质组学领域的开拓者之一Ruedi Aebersold。

  2017年归国后,他把高通量质谱技术带到了西湖大学实验室。简而言之,这项技术就是给数以万计的蛋白质“测体重”,通过精确到小数点后30位,去辨别A君、B君。要知道在微观世界,蛋白质始终处于变化之中,尚无任何技术可以通过分子表面特征去做识别。而高通量质谱技术则可以给蛋白质的运动“拍电影”,当药物进入细胞后,记录蛋白质变化所产生的大数据。

  “质谱用于记录分子量,高通量则要求快,从中推断出它是什么样的蛋白质、有多少量。”郭天南告诉《中国科学报》。

  精准医疗主要涉及诊断与治疗两方面,西湖欧米在这两方面均有布局。

  甲状腺结节是人群中的高发病,有30%的甲状腺结节无法识别恶性、良性,很多病人在心理压力之下挨了不必要的一刀,而失去甲状腺的病人须终身服药。西湖欧米将蛋白质组结合AI技术开发出的LDT产品,能够让这30%的病人中的绝大部分避免挨刀。

  郭天南还有一个“小目标”,就是通过研发成本降至1/10的LDT产品,让其成为物美价廉的诊断方法。

  而更让科学家与市场兴奋的是,AI也赋予制药更多想象空间。与国内不同,国外制药公司非常重视开发新的药物靶点,目前已发现的药物靶点约有500个,而约40%的药物是以G蛋白偶联受体为靶点发现和设计的。

  在AI制药中,高通量质谱技术是公认的实际使用中最有效的测量选择。在郭天南看来,至少可以在两方面入手:产生与制药相关的蛋白质数据,联合AI模型,建立比药物筛选更有效的新方法,促进新药研发;建立一个基于蛋白质、大数据和AI技术的新药物生产与质控流程,找到最佳药物生产方法。

  目前,他正在同多个国际制药公司合作开发药物靶点,并配合医院、药厂开展相关制药工作。

  想象空间可能更大

  对比二级市场尚未“显山露水”,近年来,蛋白质组学在一级市场迎来了它的“小阳春”。

  2020年,蛋白质工程服务商拜谱生物宣布完成千万级Pre-A轮融资;蛋白质组学技术服务及产品销售商中科新生命宣布完成2亿元A轮融资;蛋白质组学技术开发及应用商景杰生物宣布完成5.3亿元人民币的B轮融资。

  郭天南所在的西湖欧米于1月13日宣布完成数亿元Pre-A轮融资。该轮融资由倚锋资本和高瓴创投共同领投,高榕资本、幂方资本和西湖科创投跟投。去年西湖欧米已完成了天使轮和天使+轮融资。

  如今,蛋白质组学方法被应用于肾癌、肝癌、结直肠癌、肺癌、胃癌等癌症的临床研究和诊治。科学家们纷纷表示,蛋白质组学驱动的精准医学(PDPM)新时代已经到来。

  高榕资本执行董事乐贝林告诉《中国科学报》,用蛋白质做诊断、药物抗体开发以及蛋白原料的公司此前受到资本青睐,它们分别代表了蛋白质在终端及原料中间体的应用。与此同时,布局蛋白质产业上游端,比如全新发现的大数据端蛋白质组,近年来也备受关注。

  “以往,蛋白质组在样本大小、类型以及单位样本所产生的数据量上有所限制。因此,我们更青睐在基础数据方法学上有创新和独到的技术,并能产生高质量数据的公司。”乐贝林说。

  掌握基础方法学最核心的技术,可实现极小微量样本蛋白质组的分析,拥有多样化的临床样本处理能力、独到的数据分析解读能力,以及医学背景出身的郭天南是公司很好的“翻译官”……这些都是西湖欧米被资本方看中的原因。

  从人类基因组计划启动到最近十年,境内外涌现了一批上市公司,如华大基因、肿瘤NGS公司GRAIL、蛋白质组学公司SEER。“蛋白质组学理论上可以复制基因组在诊断上的路线,甚至走得更加深入。进一步看,蛋白质组学的应用从诊断迈向治疗,想象空间可能更大。”乐贝林说,这也是对郭天南在该阶段尝试AI制药的信心和期待所在。

  能否步入深水区,发现有代表性的药物靶点,并把它做成全新的药物,是科学家孜孜以求的目标。如中国科学院院士、军事医学科学院院长贺福初在肝癌方向发现了很好的靶点,并在靶点上进行了药物筛选。“下一步,蛋白质组学的技术积累能否在药物的创新性研发上有所突破,我们拭目以待。”乐贝林说。

  如果将视野再拓展一些,除了重大疾病之外,蛋白质与生活中的慢病、代谢类疾病也有紧密关系。与蛋白质组学相结合的药物、食品、保健品等终端产品,均未来可期。

  《中国科学报》 (2022-03-14 第4版 科创)

[ 责编:武玥彤 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 西康高铁沿线车站挂牌

  • 中国妇女事业发展成就图片展在莫斯科举行

独家策划

推荐阅读
“遥感是人们在距离和感官上的延伸,是认知地球、探查资源、监测环境的重要技术手段。本次活动由全国科学道德和学风建设宣讲教育领导小组主办,中国科协科学技术传播中心、湖南省科学技术协会、中南大学、光明网联合承办。
2026-03-20 09:42
每年春季,花粉过敏会给不少人带来困扰。该检测试剂盒采用微量血清特异性洋白蜡花粉过敏原IgE定量检测,用以辅助诊断,成为目前用于花粉症精准诊断的主要方法。
2026-03-20 09:39
3月18日,记者从新疆电力交易中心有限公司获悉,自2010年启动“疆电外送”以来,新疆累计外送新能源电量已达3043.6亿千瓦时,约占总外送电量的三成。
2026-03-20 09:39
吕小康:从现实语义上看,情感AI既指能够识别、理解、模拟和响应人类情感的人工智能技术,也指基于这类技术设计和开发的情感智能体。吕小康:为引导青年群体健康使用情感AI,还需要进一步加强协同治理,培育积极有益的陪伴型人工智能应用环境。
2026-03-20 09:36
据3月17日农情调度,全国早稻育秧已三成半,同比略快。据介绍,北方冬小麦当前的田管重点是继续促进弱苗转化升级,抓好病虫防控,防范春旱、倒春寒、干热风等灾害。“近日国家启动投放1000余万吨氮磷及复合肥储备,作为国家化肥储备重要承储主体,全国供销合作社系统农资企业积极按要求将储备化肥及时集中投放市场,稳定市场价格。
2026-03-20 09:36
小时候我们背过一句话:万物由原子组成。这一路走来,从质子的异常,到夸克模型的提出,再到量子色动力学和标准模型的建立,人类把物质拆解到了17种基本粒子的层级。曾获国家六部委回国人员成就奖、德国洪堡研究奖、吴有训物理奖、中国科学院优秀研究生导师奖。
2026-03-20 09:35
吴晓民(右一)团队在野外工作。藏羚羊曾广泛分布于高原全境,其漫长的演化史与复杂的种群波动,始终是全球动物保护与演化生物学领域关注的焦点。研究团队还通过生态位模拟,锁定了藏羚羊的生命庇护所——青藏高原北部的可可西里、羌塘高原等区域。
2026-03-19 10:11
通知明确,各城市群应优先选择具备条件的燃料电池汽车、绿色氨醇、氢基化工原料替代、氢冶金以及掺氢燃烧等应用场景开展试点,积极探索氢能创新应用场景,形成“1个燃料电池汽车通用场景+N个工业领域应用场景+X个创新应用场景”的氢能综合应用生态。通知要求,氢能综合应用试点以城市群为主体开展申报,城市群应立足自身资源条件,因地制宜、宜氢则氢,避免各场景一拥而上、低水平重复建设。
2026-03-19 10:10
2026中关村论坛年会将于3月25日至29日在北京举办。
2026-03-19 10:04
日前发布的《中国地热产业发展报告2025》显示,我国地热产业多元化利用格局正在形成。在地热供暖发展带动下,我国地热产业规模长期稳居世界第一。
2026-03-19 10:00
由于土豆块茎外形粗陋、埋于地下,又不见于《圣经》,一度被殖民者视为“魔鬼之根”或带毒之物。另一方面,随着城市扩张与人口增长,粮食压力加剧,土豆因高产、耐寒、适宜在小块土地种植而被人们重视。
2026-03-19 10:00
作者:刘琦 仇焕广(分别系中国人民大学助理教授,辽宁大学党委常委、副校长)  今年《政府工作报告》提出,“推进先进适用农机装备研发应用,打通农业科技推广‘最后一公里’”。
2026-03-19 09:59
为此,生态环境法典针对重点流域、重要生态单元设置专门规范,明确长江、黄河等重点区域一体化保护要求,建立协同机制。生态环境法典第三编第六章“生态退化的预防和治理”,整合水土保持法、防沙治沙法的有关规定,分为水土保持、防沙治沙两节。
2026-03-18 09:38
“‘两弹一星’不是孤立的科技突破,而是面向国家需求‘从0到1’的科技创新。本次活动由全国科学道德和学风建设宣讲教育领导小组主办,中国科协科学技术传播中心、安徽省科学技术协会、安徽农业大学、光明网联合承办。
2026-03-18 09:27
对于1型糖尿病患者而言,胰腺中那些负责分泌胰岛素、调节血糖的胰岛β细胞,被自身免疫系统错误地当成了“入侵者”,日复一日地遭受攻击,直至彻底损毁。这3个病例,分别代表中国乃至全球再生医学领域的3个“首次”——世界首例自体、中国首例异体、世界首例青少年再生胰岛移植治疗1型糖尿病。
2026-03-18 09:27
记者3月17日从国家能源局获悉,2026年1至2月,全社会用电量累计16546亿千瓦时,同比增长6.1%。从分产业用电看,第一产业用电量223亿千瓦时,同比增长7.4%;第二产业用电量10279亿千瓦时,同比增长6.3%,其中,工业用电量同比增长6.4%,高技术及装备制造业用电量同比增长10.6%;第三产业用电量3231亿千瓦时,同比增长8.3%,其中,充换电服务业、互联网数据服务业用电量增速分别达到55.1%、46.2%。
2026-03-18 09:26
当前,以家庭农场、农民合作社、龙头企业为代表的新型农业经营主体已成为“强农兴村”的中坚力量,发展成效显著。夯实联农带农长效机制,还需构建多层次、可落地的政策环境,让农业经营主体有动力、有能力、有底气带动小农户共同增收。
2026-03-18 09:26
在成都温江区,骑行爱好者李先生沿着北林绿道前行,穿梭在虫鸣鸟叫、淡淡花香之中。”  一幅幅充满生机的新春图景,正是成都加快建设践行新发展理念的公园城市示范区的生动注脚。
2026-03-18 09:26
分享几个故事,一起走进地球科学的世界。
2026-03-16 18:39
工业和信息化部、财政部、国家发展改革委日前印发《关于开展氢能综合应用试点工作的通知》。通知提出,通过城市群试点,将氢能应用场景由燃料电池汽车向交通、工业等具备条件的多元领域拓展。
2026-03-17 09:35
加载更多