David Baker 利用 AI 设计蛋白质创新方法，针对三指毒素开发抗蛇毒血清，有望彻底改变蛇咬伤治疗方案，提升计算机设计方法在医学领域的应用前景

每年，全球约有10万人因蛇咬伤而死亡，另有30万人因此永久残疾，尤其是在医疗资源匮乏的地区。目前的抗蛇毒血清主要依赖于动物血浆提取的多克隆抗体，存在成本高、副作用大以及对某些毒素效果有限等问题。

今年诺贝尔化学奖得主David Baker团队的一项研究为蛇咬伤治疗带来了新的希望。研究人员通过深度学习方法从头设计了新型蛋白质，能够有效中和蛇毒中的致命毒素，有望成为传统抗蛇毒血清的更安全、更有效的替代品。这项研究成果以「De novo designed proteins neutralize lethal snake venom toxins」为题，发表在2025年1月15日的《Nature》杂志上。

研究方法与成果

研究人员使用基于深度学习的RFdiffusion方法，设计了针对3FTx（三指毒素）家族的短链和长链α-神经毒素及细胞毒素的抗蛇毒血清。他们通过计算模拟生成了具有高亲和力和热稳定性的候选分子，并进行了实验筛选。最终获得的蛋白质设计不仅与计算模型在原子水平上高度一致，还展示了显著的热稳定性和高结合亲和力。

为了验证这些设计的有效性，研究人员选择了Naja kaouthia中的α-cobratoxin作为代表性天然长链α-神经毒素。通过X射线晶体学，他们确定了LNG α-眼镜蛇毒素吸附剂与靶标复合物的结构，这与计算设计模型非常匹配。体内实验显示，AI生成的分子可以完全保护小鼠免受致命剂量的三指毒素的影响，存活率高达80-100%。

治疗民主化与未来展望

此次研究不仅为蛇咬伤治疗提供了新的解决方案，还强调了计算设计在大幅降低开发被忽视的热带病疗法的成本和资源需求方面的潜力，特别是在资源有限的环境中。计算机设计方法避免了传统的动物免疫和大规模筛选程序，使得蛇毒成分的毒素结合剂能够快速开发，适合低成本生产。

尽管传统的抗蛇毒血清在未来一段时间内仍将是蛇咬伤治疗的主要手段，但新的计算机设计抗毒素可以作为补充或强化现有治疗的有效工具，直至下一代独立疗法获得批准。David Baker表示：“通过降低强效新药的成本和资源需求，我们正朝着每个人都能获得应有治疗的未来迈出一大步。”

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