一项由今年化学诺贝尔奖得主领导的研究揭示了蛇咬伤治疗的潜在突破。研究人员创造了新的蛋白质，可以中和蛇毒中的致命毒素，可能提供比传统抗蛇毒血清更安全、更有效的替代方案。
根据世界卫生组织的数据，每年有180万至270万人受到毒蛇咬伤的影响，导致大约10万人死亡，以及三倍于此的永久性残疾，包括失去肢体。大多数伤害发生在非洲、亚洲和拉丁美洲，这些地区的薄弱医疗系统加剧了这一问题。
目前用于治疗蛇咬伤受害者的唯一抗蛇毒血清来自动物血浆，通常伴随着高昂的成本、有限的效果和不良副作用。不同蛇种的蛇毒也差异很大，需要在世界各地进行定制治疗。
然而，近年来科学家们对蛇毒素有了更深入的了解，并开发了新的方法来对抗其效果。其中一项进展于1月15日发表在《自然》杂志上。
由2024年化学诺贝尔奖得主大卫·贝克（David Baker）领导的华盛顿大学医学院团队和丹麦技术大学（DTU）的蒂莫西·帕特里克·詹金斯（Timothy Patrick Jenkins）使用深度学习工具设计了新的蛋白质，这些蛋白质可以结合并中和致命眼镜蛇毒素。
小鼠实验中80–100%的存活率
该研究集中在一类重要的蛇蛋白——三指毒素上，这类毒素通常是基于免疫动物的抗蛇毒血清失效的原因。
虽然这些AI生成的分子尚未能抵御完整的蛇毒——因为蛇毒是一种复杂的混合物，每种蛇类都有独特的成分——但在小鼠实验中，它们提供了对致死剂量的三指毒素的完全保护：80–100%的存活率，具体取决于剂量、毒素和设计的蛋白质。
这些毒素往往能够逃避免疫系统的识别，使得基于血浆的治疗方法无效。因此，这项研究表明，AI加速的蛋白质设计可以用于中和那些难以对抗的有害蛋白质。
“我相信蛋白质设计将帮助发展中国家的人们更容易获得蛇咬伤治疗。”该研究的主要作者、华盛顿大学医学研究所蛋白质设计研究所的苏珊娜·瓦斯奎兹·托雷斯（Susana Vazquez Torres）说。
“我们创建的抗毒素只需使用计算方法即可轻松发现。它们还易于生产且在实验室测试中表现出色。”贝克补充道。
科学家们认为，创造能够粘附并使蛇毒素失活的蛋白质可以带来多个优势。新抗毒素可以通过微生物制造，绕过传统的动物免疫化过程，从而大幅降低生产成本。
丹麦技术大学生物工程系副教授蒂莫西·帕特里克·詹金斯解释说：“最显著的结果是它们对小鼠提供的出色神经毒素保护。”
“此外，这些设计的蛋白质体积很小，我们预计它们能够更好地渗透组织，并可能比现有抗体更快地中和毒素。由于这些蛋白质完全是在计算机上使用AI驱动的软件设计的，我们在发现阶段大幅缩短了时间。”
尽管这些结果令人鼓舞，但研究团队强调，在可预见的未来，传统抗蛇毒血清仍将是治疗蛇咬伤的基石。新设计的计算机抗毒素最初可能会作为补充或强化剂，提高现有治疗的有效性，直到下一代独立疗法获得批准。
根据科学家的说法，本研究中描述的药物开发方法也可能对许多缺乏治疗手段的疾病有用，包括某些病毒感染。由于蛋白质设计通常比传统的实验室药物发现方法需要更少的资源，因此也有潜力使用类似的方法为更常见的疾病生成新的、成本更低的药物。
“我们不需要进行多轮实验室实验来找到性能良好的抗毒素——设计软件现在非常先进，我们只需要测试少数几种分子。”贝克说。
“除了治疗蛇咬伤外，蛋白质设计将有助于简化药物发现过程，特别是在资源有限的环境中。通过降低高效新药的成本和资源要求，我们正在朝着一个所有人都能获得所需治疗的未来迈出重要一步。”
(全文结束)
