潘鹏凯:“AI时代”何以设计出新的蛋白质?

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发布时间:2022-12-05 17:59:19

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  中新网上海12月4日电(记者 范宇斌)“预测蛋白质功能,设计出新的蛋白质,这是我们团队目前正在攻坚的世界性科研难题。”近日,人工智能领域的专家潘鹏凯博士在上海接受中新网专访时说。

  如今,免疫细胞治疗法和CRISPR基因编辑技术为人类健康开辟了全新的领域。随着AI(人工智能)技术突飞猛进,特别是AlphaFold成功预测蛋白质结构,更加强了信息技术和生物技术的充分融合。

  据潘鹏凯介绍,CRISPR基因编辑技术被称为“基因剪刀”,是近十年来最有影响力的科学突破。20世纪90年代人类基因还是测序为主,2012年可以用人类干预方法来编辑基因,对人类健康发展产生巨大的影响。AlphaFold成功解开了一个困扰人类长达50年之久的生物学难题,能够根据蛋白质的氨基酸序列预测蛋白质的三维结构,标志着生物医学全面进入了“AI时代”。

  “蛋白质的形状由氨基酸之间数以百万计的微小相互作用决定的,而一旦这些氨基酸发生一次微小的重组,就会对人体健康造成重大影响,因此研究相关蛋白质是了解人类疾病和找到新治疗方法最有效的方式之一。”潘鹏凯说。

  然而,人体内有成千上万种蛋白质,自然界中其他物种包括细菌、病毒等则有多达上亿种蛋白质。目前已知的蛋白质有两亿种,但只有一小部分已被破解,因为按照传统研究方式,仅仅破译一种蛋白质的结构就需要耗费大量时间和金钱。

  《自然》杂志指出,准确预测蛋白质结构的能力将是生命科学和医学领域的巨大福音。因为几乎所有的疾病,包括癌症、新冠病毒等都与蛋白质的三维结构有关,而通过确定以前不为人知的蛋白质结构可以更快地开发更有针对性的治疗方法和药物。

  潘鹏凯所在的之江实验室AI生命科学研究中心(筹)利用先进的CRISPR基因编辑技术和AI技术,筛选和设计全新人工蛋白,提高基因编辑效率和效果,将AI和基因编辑技术运用于免疫细胞药的研发、下一代核酸检测、全新干湿实验自动化生命科学研发平台。

  潘鹏凯向记者展望了未来AI场景带给人类的改变。“20年前,躺在医院里的大多数是癌症晚期患者,而今这个数据正在降低。癌症之所以难治,是因为癌症不断地在进化,AI辅助癌症早筛可以在未来提高癌症的早筛率,在癌细胞没有扩散之前进行控制,从而进行干预治疗,甚至可以提供更好的放疗方案。单细胞测序也在帮助从癌症演化、精准治疗中寻找更好的切入口。”

  “事实上,从预测蛋白质结构到功能,还有大量的研究工作要做,这也是更难的工作。”潘鹏凯坦言,“生物体征是动态的,蛋白质结构只是其中一个层面的信息。如果可以设计出全新人工蛋白,那么距离可编程药物就更近一步了,这对生命科学发展将起到巨大作用。”

  “针对不同癌症,选择最佳靶点,利用CRISPR基因编辑技术改造免疫细胞,可以使其增强或恢复免疫功能,帮助患者战胜癌症。”潘鹏凯透露道,其团队基因编辑免疫细胞药疗法的研究对于肝癌晚期的临床效果已得到一定程度的验证,相信市场化后,该产品会比现在的Car-T疗法成本更低、效率更高、靶点更广谱。

  此外,潘鹏凯还谈及,人才对生物医药联合创新发展非常重要。“在高精尖行业需要训练和培养更多具备动手、思辨、合作等素养的复合型人才,助推科研瓶颈突破和跨界合作,也期待全社会更加尊重科学家。”(完) 【编辑:刘欢】

  

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