我国科研人员发布可让蛋白质“定向进化”的大模型

IT之家 3 月 22 日报导，作为有机生命体的基本组成部分，蛋白质被广泛应用于人们的生产生活中。

上海交通大学特聘教授洪亮团队今日宣布推出了蛋白质设计大型项目 Venus，该项目能够对蛋白质从序列到功能进行预测，实现了由“大海捞针”到精准设计的转变，使蛋白质实现功能上的“定向进化”。

据介绍，Venus 设计的多种蛋白质已经进入产业化阶段，比如活性高、稳定性强、产物纯度高的PET降解酶，以及用于超敏检测诊断的高活性碱性磷酸酶等。

洪亮团队将人工智能与蛋白质设计与改造相结合，构建了全球最大规模的蛋白质数据集。基于该数据集训练的模型能够准确高效地预测和设计蛋白质的功能，从而将蛋白质的生产过程从“试错慢慢摸索”转变为“高效精准设计”。

洪亮指出，“数据是大型项目的基础，我们建立了包含数十亿条蛋白质序列的数据集，覆盖了从一般生物到极端环境微生物的蛋白质序列信息。在这些序列中，数亿条蛋白质都带有功能标签。”

洪亮团队利用该模型结合少量湿实验进行闭环迭代验证，成功为国内生长激素领域的金赛药业实现了单一领域抗体的碱性耐受性改良。在不到一年的时间里，他们将一般单一领域抗体的碱性耐受性提升了4倍，每年为金赛药业节省了数百万人民币。这一成就已经实现多批次5000升的放大生产，成为全球首个通过大型项目设计和规模化生产的蛋白质产品。

Venus 系列模型的另一项创新应用是对某体外诊断领域公司的碱性磷酸酶（ALP）进行改造项目。ALP由于其高稳定性和灵敏度被广泛用于标志酶，其活性越高，检测灵敏度就越高，因此能够检测到非常低的生物标志物。然而，提升ALP的活性一直以来都是一个挑战。Venus 系列模型成功优化了ALP，使其分子活性超过了国际顶尖公司产品的3倍，为超敏检测诊断（如心肌梗塞、阿尔茨海默症等）带来了巨大的价值。目前，改造后的ALP已经进入了200升规模的放大生产阶段，标志着 Venus 系列模型成功实现了产业转化。

IT之家留意到，洪亮团队最近还发布了VenusMutHub——这是迄今为止第一个专为实际应用场景设计的蛋白质突变小样本数据集，并在此基础上提出了蛋白质功能零样本预测的评估标准。相关研究已在《Acta Pharmaceutica Sinica B》期刊上发表。

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