人工智慧設計蛋白質對抗蛇毒，未來或成為新型解毒劑

人工智慧（AI）可能成為對抗蛇毒的新武器。科學家利用AI設計出一種蛋白質，能夠附著並中和毒蛇釋放的有害毒素，這項創新有望成為未來蛇咬傷治療的突破性方法。最近的實驗結果顯示，這些AI設計的蛋白質在實驗中成功拯救了遭受致命蛇毒攻擊的小鼠生命。這項研究於2025年1月15日發表在《自然》期刊上。

蛇類，尤其是像莫三比克吐毒眼鏡蛇這樣的毒蛇，在攻擊時會透過毒液將強烈的毒素注入受害者體內。這些毒素中的某些分子，像是三指毒素（three-finger toxins），能夠麻痺肌肉，進而癱瘓心臟和呼吸系統，危及生命。儘管目前已有解毒劑，但其製造技術仍然十分落後，且成本高昂。科學家們因此一直在尋找更有效、成本更低的替代方案。

這項AI設計蛋白質的研究，是繼2024年化學諾貝爾獎後的一個重要突破。2022年，醫學生物技術學家蒂莫西·詹金斯（Timothy Jenkins）看到華盛頓大學醫學院的生物化學家大衛·貝克（David Baker）實驗室的預印本，該文介紹了一種AI設計的蛋白質，能夠像超級膠水一樣黏附於特定分子。這啟發了詹金斯的想法：AI能否設計出一種能夠中和蛇毒的蛋白質？

詹金斯在丹麥的技術大學從事蛇咬傷治療的研究已有多年。每年，全球大約有10萬人死於蛇咬傷。毒蛇的毒液含有大量有害分子，這些分子會對人體造成致命傷害。現有的解毒劑需要從馬或其他大型動物體內提取抗體，但這一過程不僅費時費力，且技術未見顯著創新。詹金斯表示，蛇毒解毒劑的市場規模較小，並且技術創新相對滯後。

目前的解毒劑製造方式需要先從毒蛇身上擠取毒液，這一過程極為危險，且每次提取的毒液需要注射到馬等大型動物體內，通過動物體內的免疫反應產生抗體，然後再從中提取抗體製成解毒劑。這不僅耗費大量時間和金錢，還有一定的風險。因此，科學家們一直在尋求更有效的替代方法。

AI技術的引入改變了這一現狀。科學家們利用AI快速而高效地從零開始設計出針對蛇毒的蛋白質。詹金斯和貝克合作，使用一種名為RFdiffusion的生成式AI模型來創建這些定制蛋白質。這個模型與生成圖像的AI工具類似，不過它的功能是設計出符合特定分子結構需求的蛋白質。

貝克的團隊事先訓練了RFdiffusion模型，讓它學習了所有已知的蛋白質結構及其氨基酸序列。這些氨基酸是構成蛋白質三維結構的基本單位。然後，研究人員使用計算方法將這些結構“拆解”，並教會AI如何將這些組成部分組合成一個完整的蛋白質，這有點像拆解一輛車的引擎並學會如何重新組裝它。

詹金斯和貝克請AI設計出能夠附著於蛇毒的蛋白質，並將這些蛋白質在實驗室中合成出來。這些合成蛋白質的作用就像是一個磁性帽，將蛇毒的分子「封鎖」，使其無法與人體細胞結合，進而阻止毒素發揮作用。

實驗結果顯示，在注射了致命劑量的眼鏡蛇毒素後，若15分鐘內或與毒素一同注射這些定制蛋白質，所有小鼠均成功倖存。詹金斯表示，這一結果讓他們感到非常振奮，這不僅證明了這些蛋白質的有效性，也展示了這項新技術的巨大潛力。

然而，詹金斯強調，這僅是第一步。接下來，他們的目標是將這些蛋白質開發成可用於臨床的產品，並對其進行人體測試。科學家們需要確保這些定制蛋白質在人體內的安全性，避免它們在人體組織中產生意外的結合，造成不必要的副作用。德國布倫瑞克大學的抗體研究員邁克爾·哈斯特（Michael Hust）指出，這項研究展示了AI技術在解毒領域的巨大潛力，但也提醒我們這仍然是一個初步的概念證明，未來仍有很多挑戰需要克服。

總的來說，這項研究證明了AI在蛋白質設計方面的應用潛力，並為蛇毒解毒劑的創新提供了一條新的路徑。雖然目前仍處於早期階段，但這一技術未來有望帶來更安全、更高效的蛇咬傷治療方案，從而拯救全球成千上萬因蛇咬傷而喪命的生命。