上海交大科研人员发布可让蛋白质“定向进化”的大模型 Venus

IT之家 3 月 22 日报道称，作为生物体的基本组成部分，蛋白质在人们的生产生活中扮演着重要角色。

上海交通大学特聘教授洪亮团队最近发布了一款名为 Venus 的蛋白质设计大型模型，能够预测蛋白质的功能从序列到实现，实现了精准设计的功能，使蛋白质可以实现“定向进化”。

据悉，Venus 设计的多种蛋白质已经进入产业应用阶段，例如PET降解酶，具有高活性、强稳定性和纯度高，以及用于超敏检测诊断的高活性碱性磷酸酶。

洪亮团队结合人工智能与蛋白质设计改造，建立了全球最大的蛋白质数据集，依托这一数据集训练的模型能够高效、精准地预测设计蛋白质的功能，使蛋白质的生产由“试错模式”转变为“精准高效的设计模式”。

洪亮指出，“数据是大型模型的基石，我们构建了包含数十亿条蛋白质序列的数据集，覆盖了从常规生物到极端环境微生物的蛋白质序列信息，其中包括数亿条蛋白质序列标有功能标签。”

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生产企业金赛药业完成了单域抗体的碱性改造，耗时不到一年，将普通单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元的生产成本。该成果已实现多批次5000升的放大生产，成为全球首个由大型模型设计并规模生产的蛋白质产品。

Venus 系列模型的另一个创新应用是针对某体外诊断头部公司碱性磷酸酶（ALP）的改造项目。ALP由于其高稳定性和敏感性而被广泛用于标记酶，在活性越高的情况下，检测灵敏度越高，能够检测到更低水平的生物标志物，但提升ALP的活性一直是一个挑战。Venus 系列模型成功优化了ALP，使其分子活性超过了国际头部公司的产品3倍，为超敏检测诊断（如心肌梗塞、阿尔兹海默症）带来了巨大的益处。目前，改造后的ALP已经进入了200L规模的放大生产阶段，标志着Venus 系列模型成功实现了产业化转型。

据 IT之家报道，洪亮团队最近还发布了VenusMutHub——这是迄今为止针对真实应用场景蛋白质突变的小样本数据集，并提出了蛋白质功能零样本预测的评估标准。有关研究已刊登在《Acta Pharmaceutica Sinica B》期刊上。

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