AI 驅動的醫(yī)學有望為世界上最易受影響的人群帶來救及時的蛇咬傷治療。

每年，被毒蛇咬傷并導致死亡的人數超過 10 萬，另外約有 30 萬人因此受到嚴重傷殘，包括截肢、癱瘓和永久性殘疾。受害者大多是撒哈拉以南非洲、南亞和拉丁美洲農村地區(qū)的農民、牧民和兒童。對他們來說，被蛇咬傷不僅是一場醫(yī)療危機，更是一場經濟災難。

一個多世紀以來，并沒有很好的針對毒蛇咬傷的療法?？股叨狙迦∽悦庖邉游锏难?，價格昂貴，生產難度大，而且對于最致命的毒素往往效果不佳。更具挑戰(zhàn)的是，抗蛇毒血清需要冷藏保存，還需要專業(yè)的醫(yī)護人員進行注射，這使得很多有急迫需求的人得不到及時的治療。

如今，由計算生物學家 Susana Vázquez Torres 領導的團隊，利用 AI 技術創(chuàng)造出了全新的蛋白質。在實驗室測試中，這些蛋白質能夠中和致命的蛇毒，而且比傳統(tǒng)抗蛇毒血清速度更快、成本更低、效果更好。Susana Vázquez Torres 就職于著名的由諾貝爾獎得主 David Baker 領導的華盛頓大學蛋白質設計研究所。團隊發(fā)表在《自然》雜志上的研究成果，介紹了一類新型合成蛋白質，這類蛋白質能夠成功保護動物免受很有可能致命劑量的蛇毒毒素的侵害。

AI 如何破解蛇毒密碼

一個多世紀以來，抗蛇毒血清的生產一直依賴動物免疫，這需要從數千條蛇身上采集毒液并提取血漿。Torres 和她的團隊希望用 AI 驅動的蛋白質設計來取代這種方法，將需要歷時數年的工作壓縮到幾周內完成。

該團隊利用NVIDIA Ampere架構和 GPU，通過包括 RFdiffusion 和 ProteinMPNN 在內的深度學習模型，通過計算機仿真生成了數百萬種潛在的抗毒素結構。不同于傳統(tǒng)的形式，需要在實驗室中篩選大量此類蛋白質，該團隊借助 AI 工具預測這些設計出的蛋白質將如何與蛇毒毒素相互作用，從而迅速制定出最有前景的設計。

取得的成果也令人矚目：

新設計的蛋白質與三指毒素（3FTx）緊密結合，三指毒素是眼鏡蛇科蛇毒中最致命的成分，新設計的蛋白質有效地中和了其毒性；

實驗室的測試證實了這些蛋白質具有高度穩(wěn)定性和中和能力；

通過小白鼠實驗，在接觸致命神經毒素后，小鼠的存活率達到 80% - 100%。

AI 設計的蛋白質體積小、耐熱且易于生產、無需冷藏。

為最易被忽視的受害者帶來生機

與每劑數百美元的傳統(tǒng)抗蛇毒血清不同，這些由 AI 設計的蛋白質有可能實現(xiàn)低成本大規(guī)模生產，從而讓有迫切需求的患者能夠獲得及時的治療。

許多蛇咬傷受害者因無力承擔抗蛇毒血清的費用，或因費用和可及性障礙而延誤治療。在某些情況下，治療的經濟負擔會使整個家庭陷入更深的貧困。有了這種易于獲取、價格親民且常溫下可長期保存的解毒劑，數百萬的生命和家庭有望得到幫助。

遠不止蛇咬傷治療：

AI 設計藥物的未來

研究人員表示，這項研究的意義不止于蛇咬傷治療。由 AI 驅動方法可用于設計針對病毒感染、自身免疫性疾病和其他難治性疾病的精準治療方案。

研究人員利用 AI 設計蛋白質，可以通過精準的算法取代試錯式的藥物研發(fā)方式，致力于在全球范圍內降低救命藥物的成本，使其更加經濟且易于獲取。

Torres 和她的合作伙伴，包括來自丹麥技術大學、北科羅拉多大學和利物浦熱帶醫(yī)學院的研究人員，目前正專注于將這些中和蛇毒的蛋白質用于臨床試驗和大規(guī)模生產。如果取得成功，這項由 AI 推動的革新將拯救無數生命，為世界各地的家庭和社區(qū)創(chuàng)造福祉。