全方位突破：從抗體優(yōu)化到基因編輯工具。

原標(biāo)題：Science重磅：AI完成定向蛋白質(zhì)進(jìn)化，特性提升100倍
文章來源：大數(shù)據(jù)文摘
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蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新突破：EVOLVEpro平臺(tái)

近年來，科學(xué)家們?cè)诘鞍踪|(zhì)設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，人工智能（AI）技術(shù)的應(yīng)用將這一領(lǐng)域推向了新的高度。來自哈佛醫(yī)學(xué)院、麻省理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了名為EVOLVEpro的人工智能平臺(tái)，為定向蛋白質(zhì)進(jìn)化提供了全新的解決方案。

1. EVOLVEpro平臺(tái)的核心優(yōu)勢(shì)

EVOLVEpro基于少樣本主動(dòng)學(xué)習(xí)框架，結(jié)合蛋白質(zhì)語(yǔ)言模型（PLMs）和回歸模型，能夠僅依靠蛋白質(zhì)序列進(jìn)行優(yōu)化，而無(wú)需依賴結(jié)構(gòu)信息或?qū)＜医?jīng)驗(yàn)。這一創(chuàng)新使得高活性蛋白突變體的預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)更加高效，性能提升可達(dá)100倍。

2. 跨領(lǐng)域應(yīng)用的潛力

該平臺(tái)在RNA生產(chǎn)、基因編輯及抗體結(jié)合等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)越性能。研究表明，EVOLVEpro能夠顯著提高基因編輯工具的活性，并改善抗體的結(jié)合能力和表達(dá)水平。此外，在新型脂質(zhì)納米顆粒的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，EVOLVEpro幾乎完全消除了脫靶效應(yīng)，為精準(zhǔn)醫(yī)療奠定了基礎(chǔ)。

3. 傳統(tǒng)技術(shù)的局限性

傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)優(yōu)化技術(shù)如深度突變掃描（DMS）和定向進(jìn)化往往面臨耗時(shí)費(fèi)力的問題，容易陷入局部最優(yōu)解。而基因編輯技術(shù)如CRISPR-Cas9也存在精準(zhǔn)性不足和遞送效率低的問題。

4. EVOLVEpro的性能驗(yàn)證

研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)集的優(yōu)化，驗(yàn)證了EVOLVEpro在抗體和基因編輯工具上的表現(xiàn)。C143抗體的結(jié)合親和力和微型CRISPR核酸酶的插入缺失效率均顯著提升，證明了EVOLVEpro的有效性。

5. 未來的挑戰(zhàn)與展望

盡管EVOLVEpro展示了巨大的潛力，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，如蛋白質(zhì)語(yǔ)言模型的局限性和活性景觀的復(fù)雜性。研究人員計(jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化EVOLVEpro模型，探索其在更多生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，以滿足對(duì)高性能蛋白質(zhì)的需求。

總之，EVOLVEpro的問世為蛋白質(zhì)優(yōu)化與基因編輯工具的研發(fā)開辟了新視角，隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，未來在生命科學(xué)領(lǐng)域可能會(huì)迎來更多的突破，為癌癥治療與新藥研發(fā)提供新的可能性。

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