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

  • 广西南宁:黄花风铃木盛放

  • 浙江桐庐:元宵民俗大踩街

独家策划

推荐阅读
国家统计局2月28日公布《2025年国民经济和社会发展统计公报》。
2026-02-28 17:21
人们常说“眼见为实”,但如果今天再问一个问题:照片还能算现实的记录吗?答案或许已经不像过去那么简单。
2026-02-28 10:27
国家能源局27日发布的数据显示,目前,全国已有84个绿电直连项目完成审批,新能源总装机规模3259万千瓦。
2026-02-28 10:25
“具身天工3.0”刚刚发布——首届机器人半马赛事冠军正在加紧训练,成绩有望大幅提升;朱雀三号重复使用火箭蓄势待发,计划二季度再次挑战回收复用;小米汽车超级工厂的生产线一片繁忙,累计交付量已突破60万辆……
2026-02-28 10:23
今年以来,水利部指导督促各地抢抓河湖枯水期、施工影响小的窗口期,不断推动国家水网联网、补网、强链。
2026-02-28 10:22
几十年来,关于月球早期磁场是强是弱,科学界一直争论不休。如今,英国牛津大学科学家通过分析阿波罗任务带回的样本,发现月球曾拥有极强磁场,强度甚至一度超过地球磁场。
2026-02-28 10:19
发现分数量子反常霍尔效应和里德堡莫尔激子态,解决超导量子计算难题,攻克国产无液氦稀释制冷机和极高场全超导磁体等关键实验技术……
2026-02-27 09:39
2026年伊始,从美国拉斯维加斯消费电子展(CES)到中国春晚,中国自主研发的人形机器人频频“破圈”,多家中国企业的产品和应用不仅在海外业界引发热议,更是在全球社交媒体平台和国际媒体不断“刷屏”。
2026-02-27 09:36
中国人的“果盘子”里,苹果占据着举足轻重的地位。产业端加速向“数管+机器换人”转型,直播带货、跨境电商等新业态的兴起,也让中国苹果加速走向全球。
2026-02-27 09:35
随着2022年北京冬奥会的成功举办和“带动三亿人参与冰雪运动”目标的实现,中国滑雪装备产业正迎来前所未有的发展机遇。从笨重单调到轻便智能,从依赖进口到本土品牌崛起,滑雪装备的变迁不仅折射出中国冰雪运动的普及,更勾勒出一个新兴消费市场的崛起轨迹。
2026-02-27 09:32
记者从西北大学获悉,该校生命科学学院灵长类行为与进化发育研究团队的研究,揭示了亚洲叶猴物种表型的演化之谜。
2026-02-27 09:30
中国科学院近代物理研究所核结构研究团队与合作者通过高精度实验,明确了一种钼同位素释放其储存能量的关键机制,在原子核能量可控释放研究领域取得重要进展。
2026-02-26 09:46
电感器如同现代电子设备的“心脏”,让电流有序流动、设备稳定工作。
2026-02-26 09:35
“AI保姆”“智能教育助手”等产品,正以前所未有的速度和深度涌入未成年人的世界。不少家长感叹,这位无所不能、无时不在的“数字家教”成了解放自己的好帮手。
2026-02-26 13:44
全球人工智能技术迭代创新按下“快进键”,与各行业各领域的融合应用持续拓展深化。
2026-02-26 13:44
AI操控的机器人虽难以完全替代实验科学家,但AI系统已开始接管人类的数据分析师、研究编码员等工作。
2026-02-26 10:04
截至2025年,我国发明专利申请量已连续多年位居全球第一,成为名副其实的专利大国。
2026-02-26 09:55
他们走过了一段从弱到强、从“备胎”到“主角”的孤勇之路,实现了国内超低温大型制冷机市场从被国外100%垄断到国产化替代的“跨越式发展”。
2026-02-26 09:49
人工智能技术及其应用的跨领域、跨层级、跨主体特征,决定了其安全治理天然具有高度复杂性和协同需求。最后,面对人工智能技术快速迭代、应用场景动态迁移、风险形态持续演化的鲜明特点,制度体系必须具备敏捷响应与动态调适的智慧与弹性。
2026-02-25 09:45
曾经只存在于科幻电影中的“太空采矿”,正逐渐从文艺作品中的构想走进现实。
2026-02-25 09:49
加载更多