科学家们通过开发一种名为PIONEER（蛋白质-蛋白质相互作用界面预测）的新计算工具，在药物发现领域取得了重大进展。这一工具简化了关键蛋白质相互作用的识别，这些相互作用对于用药物靶向治疗疾病至关重要。最近发表在《自然生物技术》杂志上的文章详细介绍了这款新软件，为研究人员提供了一个公开可用的资源，帮助他们识别从癌症到其他复杂疾病的有希望的药物靶点。
克利夫兰诊所和康奈尔大学的研究人员共同开发了PIONEER。研究的共同通讯作者、克利夫兰诊所基因组中心的主任程飞雄博士解释了研究人员面临的挑战。虽然基因组研究在药物发现中扮演着重要角色，但仅靠它往往不够。“理论上，基于遗传数据开发新药是简单的：突变基因会产生突变蛋白，”程博士说，“我们试图通过阻止这些突变蛋白与正常蛋白相互作用来阻止它们破坏关键的生物过程，但实际上这说起来容易做起来难。”
问题的复杂性在于，体内单个蛋白可以与其他数百个蛋白相互作用，形成复杂的网络称为互作组。当致病突变进入DNA时，挑战变得更加艰巨。一个突变基因可以产生多个突变蛋白，每个蛋白都可能形成不同的疾病相关互作组。面对数万个潜在的相互作用，药物开发者面临着艰巨的任务。他们必须基于蛋白质的物理结构分析这些相互作用，以找到最有希望的药物靶点。
认识到这一挑战，程博士与康奈尔大学创新蛋白质组学中心主任余海源博士合作开发了PIONEER。这一AI驱动的工具整合了来自多个来源的大量数据，包括近10万人的基因组序列、超过16,000种蛋白质的物理结构以及近300,000种蛋白质-蛋白质对的相互作用数据。结果是一个强大的数据库，使研究人员能够探索10,500多种疾病的互作组，从脱发症到冯·威勒布兰德病。该平台允许研究人员输入已知的突变或疾病名称，接收一个按相关性排序的蛋白质-蛋白质相互作用列表，这些相互作用可能与疾病有关，并且有可能成为药物靶点。
PIONEER的应用范围广泛，旨在帮助研究各种疾病的研究人员，包括自身免疫性疾病、癌症、心血管疾病、代谢疾病、神经疾病和肺部疾病。该软件可以帮助确定这些疾病中的关键相互作用，为开发新疗法提供起点。为了验证PIONEER的预测，研究团队进行了实验室实验，测试了近3,000种突变，涉及超过1,000种蛋白质，这些突变在近7,000种不同的蛋白质-蛋白质相互作用对中进行了分析。这些发现已经为开发针对肺癌和子宫内膜癌等疾病的治疗方法奠定了基础。
此外，PIONEER的功能不仅限于识别药物靶点。该工具还可以预测各种癌症类型的生存率和药物反应。例如，它已被证明可以根据NRF2和KEAP1蛋白之间的蛋白质-蛋白质相互作用突变预测肺癌的肿瘤生长。这一发现为癌症疗法提供了新的潜在靶点，展示了PIONEER在重塑癌症治疗策略方面的潜力。
PIONEER的一个显著优势是其易用性。“进行互作组研究所需的资源对大多数基因组研究人员来说是一个重要的门槛，”程博士说。传统方法需要大量的资金和资源，使得小型研究小组难以参与这些开创性的研究。通过提供计算解决方案，PIONEER降低了入门门槛，使更广泛的科学家能够参与药物发现。
凭借识别关键蛋白质相互作用的能力及其加速药物发现过程的潜力，PIONEER成为对抗疾病的强大工具。预计该数据库将帮助世界各地的研究人员更快地开发新疗法，将基因组数据转化为可行的药物靶点，所需时间仅为以前的一小部分。随着数据库的增长和更多研究的开展，跨多种疾病的新疗法的前景越来越光明。
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