破解细菌“绳结”！AI助力抗癌抗感染新药研发大提速

十大品牌 2025年10月18日 23:58 0 aa

咱们这辈子难免跟医院打交道，小到发烧感冒，大到癌症感染，每一次求医问药，其实都在盼着能有更有效、副作用更小的药。

可很少有人知道，新药研发从来都是场“马拉松”，往往十年磨一剑，花几十亿美金，最后还可能竹篮打水一场空。

尤其是面对越来越难对付的超级细菌和顽固癌症，科学家们早就愁得头都大了——直到最近，一款能“读懂细菌语言”的AI横空出世，这事才算有了新指望。

一

你可能没听过“套索肽”这三个字，但这东西是细菌藏了亿万年的“宝贝”。

细菌在地球上活了几十亿年，为了生存早就进化出了独门绝技，套索肽就是它们造出来的“秘密武器”。

具体来说细菌体内有个叫核糖体的“小工厂”，先把氨基酸串成一条线性的长链，就像一根没打结的绳子，然后再由专门的生物合成酶上阵，把这根绳子折来折去，打成一个紧实的“活结”，这就成了套索肽。

别小看这个“绳结”，那可是自然界的神来之笔。这种结构特别稳定，就像手工编的中国结似的，不容易被分解，而且功能五花八门——有的能杀其他细菌，有的能抑制病毒，甚至还有的能对付癌细胞。

更妙的是，它个头小、靶向性强，既能精准瞄准病灶，又有潜力做成口服药，不用天天打针输液，对病人来说简直是天大的好事。

美国范德堡大学的道格·米切尔教授就说，套索肽在药物研发里的潜力大得很，可惜以前咱们一直没摸透它的脾气。

二

问题出在哪？简单说就是“看不懂”，自然界的套索肽有几千种，每一种的“绳结”打法都不一样，而要让它发挥作用，关键得找对“打结师傅”——一种叫“套索环化酶”的物质。

就像不同的锁得配不同的钥匙，每种套索肽都得靠特定的环化酶才能打出那个关键的结，缺了这个配对，套索肽就是根没用的“废绳子”。

以前科学家想找这种配对，只能靠瞎试，今天拿这个肽配那个酶，明天换个组合再试，整个过程就像大海捞针，往往耗上几年也没结果。

更头疼的是，连现在最牛的AI都帮不上忙，你肯定听过AlphaFold吧？就是谷歌DeepMind搞出来的那个能预测蛋白质结构的AI，在生物学界算是顶流了。

可即便强如AlphaFold，碰到套索肽也犯迷糊。伊利诺伊大学的迪瓦卡尔·舒克拉教授解释说，不是AlphaFold不行，是套索肽太特殊了。

它的绳结结构太复杂，而且相关的实验数据特别少，AlphaFold的训练库里根本没多少这方面的“经验”，自然就预测不准。

这就好比让一个只会开货车的司机去开战斗机，不是能力不够，是根本没学过对应的技术。

AlphaFold擅长的是常规蛋白质的结构预测，但套索肽的“语言”太独特，它既包括氨基酸的排列顺序，又涉及绳结的三维结构，还有酶和肽之间的相互作用，这些细节通用AI根本抓不住。

舒克拉团队的博士米玄楠就说，因为数据少、相互作用复杂，预测套索肽的特性一直是个老大难问题。

三

直到最近，舒克拉和米切尔的团队联手搞出了一款专门对付套索肽的AI——LassoESM，这事才算有了突破。

这成果还发在了《自然·通讯》上，懂行的都知道，能上这个期刊的研究，含金量绝对够格。

这款AI的厉害之处，就在于它是“量身定制”的。米切尔的团队先当“侦察兵”，用生物信息学的方法在各种微生物里筛了个遍，找出了几千条套索肽的序列。

为了保证数据靠谱，他们还一条一条地人工验证，生怕漏了关键信息或者弄错了数据——毕竟AI学得好不好，全看喂的“料”扎不扎实。

然后就轮到舒克拉团队的“AI训练课”了。他们用了一种叫“掩码语言模型”的方法，说穿了就是给AI玩“猜字游戏”：把套索肽的氨基酸序列遮掉一部分，让AI根据剩下的部分猜被遮的是什么。

就像咱们看文章时，哪怕漏了几个字，也能根据上下文猜个大概，AI就是靠这个过程，慢慢摸清了套索肽的“语法规则”。

哪种氨基酸该在哪个位置，什么样的序列能打出什么样的结，酶和肽得怎么配对才能成功“打结”。

等AI把这些规律摸透了，真正的本事就显出来了，它最核心的能力，就是仅凭套索肽的氨基酸序列，就能准确预测出哪种套索环化酶能给它“打结”。

这一下就把以前的难题解决了：以前得靠几年的实验试错，现在AI分分钟就能给出答案；以前连酶和肽能不能配对都不知道，现在不仅能知道，还能顺着这个规律改造酶，理论上甚至能把任意氨基酸链都打成稳定的套索结构。

更绝的是，这AI还是个“学霸”——就算训练数据不多，预测得照样精准。

要知道，搞科研经常碰到数据不足的问题，很多AI没足够的“养料”就罢工了，可LassoESM不一样，米玄楠博士说，他们的研究证明了这模型就算“吃的少”，也能把套索肽的特性猜得准准的。

这对科研人员来说简直是雪中送炭，毕竟套索肽的实验数据本来就稀缺，要是AI还挑三拣四，那真没法干活了。

而套索肽正好是超级细菌的“克星”，它的作用机制跟普通抗生素不一样，不容易让细菌产生耐药性。

以前因为摸不透它的规律，没法大规模开发，现在有了LassoESM，就能快速筛选出有效的套索肽，以后再碰到耐药菌感染，就不用眼睁睁看着没药可用了。

再说说癌症，现在的抗癌药不少，但很多要么副作用大，要么靶向性差，杀癌细胞的同时也伤正常细胞。

套索肽的优势就是靶向性强，能精准盯着癌细胞打，而且那个稳定的绳结结构能让它在体内保持活性，做成口服药还方便病人服用。

有了AI帮忙设计，以后就能针对性地开发出对付肺癌、肝癌这些顽固癌症的新药，说不定副作用能小很多，病人的生活质量也能提上去。

舒克拉教授说，这模型只是个开始，他们接下来打算给更多类型的肽类天然产物做专属AI，还想让AI直接设计出新的套索肽——比如专门瞄准某种癌症蛋白的，或者能对付新型病毒的。

到那时候，药物研发就不是“碰运气”，而是“按需定制”，效率能翻好几倍。

想想这事多神奇，细菌在微观世界里默默打了几十亿年的绳结，每一个结都是生存的智慧，里面藏着对抗疾病的密码。

以前咱们就像门外汉，拿着放大镜一点点抠，还未必能看懂；现在有了能“读懂绳结语言”的AI，一下子就把这亿万年的秘密解开了。

这已经不只是“破译密码”了，咱们还能顺着这密码“编新话”——用细菌的古老智慧，造出让人类更健康的新药。

从AlphaFold预测蛋白质结构，到现在LassoESM读懂套索肽语言，AI正在一点点“解锁”生命的奥秘。

以前总觉得癌症、超级感染是治不好的顽疾，可现在看来，随着AI越来越懂生命的“语法”，这些顽疾被攻克的日子可能真的不远了。

说到底科学的进步从来都是这样：先读懂自然，再利用自然，最后超越自然。细菌用亿万年织就的“绳结”，以前是它们的生存武器，现在有了AI当“翻译官”，这些武器就要变成人类对抗疾病的利器了。

下一个被攻克的顽症会是什么？谁也说不准，但可以肯定的是，当机器真正懂了生命的语言，医学的未来只会更值得期待。

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