在過(guò)去四年里，世界衛(wèi)生組織（WHO）已經(jīng)兩次把猴痘病毒列為全球最高級(jí)別的公共衛(wèi)生緊急事件，然而目前針對(duì)猴痘的治療方法還非常有限。近日，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院鄭鵬教授課題組在猴痘病毒研究領(lǐng)域取得一項(xiàng)新突破，團(tuán)隊(duì)利用人工智能（AI）、分子動(dòng)力學(xué)和單分子力譜等先進(jìn)技術(shù)，解析了猴痘病毒如何感染和結(jié)合人體細(xì)胞的機(jī)制，并成功設(shè)計(jì)了可用于治療猴痘的新型蛋白候選藥物。目前，該研究成果已在國(guó)際著名生物期刊《elife》上發(fā)表。

猴痘病毒是一種人畜共患病毒，它和天花病毒是“近親”。雖然它不像天花那么致命，但仍然會(huì)導(dǎo)致皮膚潰爛，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)肺炎或腦炎。截至目前，已在100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)發(fā)現(xiàn)了猴痘確診病例，找到猴痘的“弱點(diǎn)”，開(kāi)發(fā)新藥和疫苗至關(guān)重要。

據(jù)介紹，課題組突破傳統(tǒng)研究手段的限制，結(jié)合人工智能（AI）與分子動(dòng)力學(xué)模擬，首次解析了猴痘病毒感染宿主細(xì)胞的關(guān)鍵分子機(jī)制。研究團(tuán)隊(duì)利用AI技術(shù)分析大量病毒蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬，精確預(yù)測(cè)了猴痘病毒表面蛋白與宿主受體的結(jié)合模式。隨后，通過(guò)單分子力譜技術(shù)，研究人員直接測(cè)量了病毒蛋白與宿主細(xì)胞受體的相互作用力，最終成功揭示了病毒的黏附機(jī)制。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，猴痘病毒利用特定蛋白與宿主細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，形成強(qiáng)大的分子相互作用，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固的感染。這一發(fā)現(xiàn)為阻斷病毒侵染提供了全新策略。

“過(guò)去，科學(xué)家發(fā)明一種新藥通常要花10到15年，需要大量的實(shí)驗(yàn)，測(cè)試成千上萬(wàn)種分子，看看哪種可以對(duì)抗病毒或細(xì)菌。就像大海撈針，既費(fèi)時(shí)間，又很難成功?！编嶚i科普道，AI可以讓這一過(guò)程變得更快、更精準(zhǔn)，一方面，AI可以幫助找到病毒的“弱點(diǎn)”，“

病毒要進(jìn)入人體細(xì)胞，通常需要某些特殊的蛋白質(zhì)來(lái)‘黏附’細(xì)胞，科學(xué)家用AI分析病毒的結(jié)構(gòu)，就像用顯微鏡觀察病毒的‘武器’，找到它最關(guān)鍵的部分——這個(gè)地方就是藥物可以攻擊的目標(biāo)?！绷硪环矫?，AI可以“設(shè)計(jì)”適合的藥物，“AI可以在電腦里模擬成千上萬(wàn)種可能的藥物分子，快速找到最有可能有效的候選藥物，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這樣可以節(jié)省幾年的時(shí)間?！?/p>

據(jù)介紹，團(tuán)隊(duì)不僅在AI建模、分子動(dòng)力學(xué)模擬、單分子力譜測(cè)量等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行深耕，還整合了生物化學(xué)、計(jì)算生物學(xué)和生物物理學(xué)等跨學(xué)科技術(shù)，推動(dòng)了蛋白藥物研發(fā)的新方向?！?024年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予AI蛋白設(shè)計(jì)技術(shù)，我們對(duì)AI技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的潛力充分看好，也取得了階段性成績(jī)?！编嶚i表示，未來(lái)，隨著AI技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，AI設(shè)計(jì)蛋白藥物有望成為抗病毒治療的新范式，徹底改變現(xiàn)有的藥物研發(fā)模式，“我們希望通過(guò)AI技術(shù)，讓蛋白設(shè)計(jì)進(jìn)入智能化時(shí)代，開(kāi)發(fā)更多基于AI的新型藥物和疫苗，加速人類(lèi)對(duì)抗疾病的步伐?！?/p>