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AI設計“納米籠”模擬病毒復雜結構,可遞送治療基因并成為醫療創新平臺

發布時間:2025-01-01 06:09:02 來源:科技日報 字號: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

科技日報記者 張夢然

韓國浦項科技大學研究團隊利用人工智能(AI)技術,設計出一種“納米籠”,成功模擬出病毒的復雜結構。其可遞送治療基因,進而成為一種醫療創新平臺。這項研究展示了AI在生物醫學領域的巨大潛力,特別是在改善基因治療載體方面。該研究發表在最新一期《自然》雜志上。

病毒具有特殊結構,可以將遺傳物質封裝在一個球形蛋白質外殼中,這使得它們能夠復制并侵入宿主細胞,進而引發疾病。受到這種結構的啟發,科學家試圖模仿病毒行為,設計出能夠遞送治療基因到特定細胞的人造蛋白質“納米籠”。

現有的“納米籠”存在一些問題,比如:由于尺寸小,能攜帶的遺傳物質有限;其簡單的結構無法完全再現天然病毒蛋白的多功能性。

為了解決這些問題,研究團隊轉而使用AI驅動的設計方法。他們不僅捕捉到了大多數病毒所共有的對稱性,還重現了那些細微的不對稱特征。

基于此,團隊首次成功設計出四面體、八面體和二十面體形狀的新型“納米籠”。這些納米結構由4種不同的人工蛋白質組成,形成一個包含6種獨特蛋白質-蛋白質界面的復雜架構。

特別值得一提的是,其中一種直徑達到75納米的二十面體結構,可比傳統基因傳遞載體多裝3倍的遺傳物質。這意味著,在基因治療領域,可能會取得顯著進展。

為了驗證效果,團隊使用電子顯微鏡檢查了“納米籠”的結構,并進行了功能測試。結果顯示,“納米籠”確實按照預期構建了精確的對稱結構,并且高效地將治療有效載荷遞送到目標細胞中。這一進展為未來醫療應用奠定了堅實的基礎,也為研發更先進、更高效的治療方法開辟了新途徑。

總編輯圈點

AI再次在生物醫學領域顯示出它的獨特價值。此次,科研人員利用人工智能分析病毒的細微特征,成功設計出各種新型納米籠。其中,一種直徑達75納米的二十面體納米籠,一舉打破納米籠的尺寸限制,容納的遺傳物質量達到傳統載體的3倍。這種納米級的結構,可以將治療基因導入靶向細胞,從而治愈疾病。在感慨AI力量的同時,我們也更清楚地意識到,用好AI工具,能破除枷鎖,打開新局面。

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