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AI新突破!西湖大学设计分子剪刀 精准“粉碎”阿尔茨海默病致病蛋白

   时间:2026-08-19 14:47:01 来源:互联网编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

阿尔茨海默症正成为困扰全球的重大健康难题。据统计,中国目前有近1700万患者深陷记忆衰退的困境,相当于每83人中就有一人被这种疾病缠上。大脑中淀粉样蛋白β(Aβ)的异常堆积被认为是关键致病因素,这些“蛋白垃圾”会阻碍神经信号传递,最终导致认知功能全面崩溃。

传统疗法主要依赖抗体标记技术,通过在异常蛋白上添加识别标签引导免疫系统清除。但当蛋白堆积量超出人体代谢能力时,这种被动清理方式就会失效。面对这一困境,西湖大学科研团队提出了颠覆性解决方案——与其等待运输,不如直接分解。

该团队在国际权威期刊发表的研究成果,首次实现了人工智能驱动的蛋白酶定向设计。他们开发的ProteusFlow模型突破了传统设计范式,不再依赖天然蛋白结构作为模板,而是通过分析致病蛋白序列特征,从原子层面构建出全新的酶分子骨架。这种创新方法成功解决了两个核心难题:针对Aβ蛋白无固定构象的特点,设计出动态锁合结构;通过强化催化核心的能量效率,实现了对顽固化学键的快速断裂。

研究团队采用分阶段设计策略,先构建稳定的酶分子基座,再通过算法生成具有精准抓取功能的活性区域。这种模块化设计使生成的蛋白酶既能牢固结合目标蛋白,又能在特定位置实施切割。实验数据显示,针对Aβ42蛋白设计的五种候选酶中,多数表现出高效催化活性,冷冻电镜观测到的实际结构与理论模型吻合度超过92%。

蛋白酶的催化效率优势在此研究中得到充分体现。单个酶分子在适宜条件下可连续完成上千次切割反应,这种指数级放大效应显著降低了药物用量需求。与传统抗体疗法相比,新方案展现出更高的治疗性价比和更持久的干预效果。

这项突破具有方法论层面的里程碑意义。通过人工智能算法,科研人员首次实现了蛋白酶功能的完全可编程化设计。这意味着针对不同致病蛋白,都可以定制开发专属的“分子剪刀”,为帕金森病、亨廷顿舞蹈症等蛋白构象病提供了全新治疗范式。

研究证实,人工智能能够突破天然酶的进化限制,创造出具有全新底物特异性的生物催化剂。这种从“被动筛选”到“主动设计”的转变,标志着蛋白质工程进入精准定制时代。实验中展示的跨位点切割能力,为开发多靶点联合治疗策略开辟了新路径。

目前,该团队正在优化酶分子的血脑屏障穿透能力,并开展灵长类动物实验验证。这项源于阿尔茨海默症的研究,正在重塑人类对抗蛋白构象病的战略格局,为神经退行性疾病治疗带来革命性突破。

 
 
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