由华盛顿大学（UW）医学院的2024年诺贝尔化学奖得主David Baker博士和丹麦技术大学的Timothy Patrick Jenkins博士领导的科学家团队，利用深度学习工具设计了能够结合并中和致命眼镜蛇毒液中毒素的蛋白质。这项研究的详细内容已发表在《自然》杂志上，题为“从头设计的蛋白质中和致命蛇毒毒素”。
该研究在小鼠中进行，主要针对一类名为三指毒素（3FTx）的蛇蛋白。这些高毒性蛋白质会导致严重组织损伤和烟碱乙酰胆碱受体抑制，进而引发危及生命的神经毒性。研究人员在《自然》杂志中写道：“3FTx通常是现有基于免疫动物的抗蛇毒血清失效的原因。”此外，“目前唯一可用的蛇咬伤治疗药物是由免疫动物血浆衍生的多克隆抗体，成本高昂且对3FTx的疗效有限。”
相比之下，“我们创造的抗毒素仅通过计算方法即可发现，”Baker表示，他也是UW蛋白质设计研究所的主任。这些设计的蛋白质“结合了短链和长链α-神经毒素以及来自3FTx家族的细胞毒素”，根据论文所述。虽然它们不能保护免受完整的蛇毒影响，但这些蛋白质有效地“在体外中和了所有三个3FTx亚家族，并保护小鼠免受致命神经毒素挑战。”实验对象的存活率达到了80％至100％，具体取决于剂量、毒素和设计的蛋白质。Baker补充说，这些蛋白质的生产成本低廉，可以通过微生物制造，绕过传统的动物免疫化过程，从而可能降低生产成本。
Jenkins指出，这些蛋白质的另一个优势在于其体积较小。“它们非常小，以至于我们预计它们能更好地渗透组织，并可能比现有抗体更快地中和毒素。”而且由于这些蛋白质完全是在计算机上使用AI驱动的软件创建的，因此大幅缩短了发现阶段的时间。
世界卫生组织估计，每年有超过两百万人遭受毒蛇咬伤，导致约10万人死亡，以及三倍于此数量的永久性残疾，主要发生在撒哈拉以南非洲、南亚和其他热带地区等资源匮乏的地方。
尽管这篇论文的结果令人鼓舞，但研究人员强调，传统抗蛇毒血清仍将是未来一段时间内治疗蛇咬伤的主要选择。他们建议，计算机设计的抗毒素可以作为补充或增强剂，提高现有治疗方法的效果，直到下一代独立疗法获得批准。
此外，这种方法在药物开发方面还有更广泛的应用前景。它可以用于设计某些病毒性感染的新疗法。“我们不需要进行多轮实验室实验来找到表现良好的抗毒素——设计软件已经足够先进，我们只需要测试少数分子，”Baker表示。“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。”
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