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蛋白質(zhì)組學(xué)＋AI 精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)新時代已經(jīng)到來
2022年03月31日 13:58:09
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：Lani 點(diǎn)擊量：5502
隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展與突破，蛋白質(zhì)組學(xué)相關(guān)應(yīng)用開發(fā)與市場化正在快速發(fā)酵。“蛋白質(zhì)組學(xué) AI”在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景一片光明。
【化工儀器網(wǎng) 時事熱點(diǎn)】近年來，隨著AI技術(shù)的飛快進(jìn)步與不斷突破，給各個領(lǐng)域的發(fā)展都創(chuàng)造了許多新機(jī)遇，蛋白質(zhì)組學(xué)相關(guān)研究與應(yīng)用也有許多新發(fā)展，其市場化正在快速發(fā)酵。如今年年初，人工智能蛋白質(zhì)組診斷服務(wù)提供商西湖歐米（杭州）生物科技有限公司宣布完成數(shù)億元Pre-A輪融資。他們開發(fā)的用于甲狀腺結(jié)節(jié)診斷的臨床實(shí)驗(yàn)室自建項(xiàng)目(LDT)產(chǎn)品也問世在即。
蛋白質(zhì)是組成人體一切細(xì)胞、組織的重要組成成分，蛋白質(zhì)組學(xué)則是指，對某一基因所表達(dá)的所有蛋白質(zhì)及其特征進(jìn)行大規(guī)模、系統(tǒng)化地研究。機(jī)體所有重要的組成部分都需要有蛋白質(zhì)的參與，一些生命的現(xiàn)象不僅僅是由某一個蛋白質(zhì)決定,而是由多個蛋白質(zhì)的相互作用,這就需要蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。
蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用，是精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)中非常重要和關(guān)鍵的一環(huán)。因?yàn)樵谀壳耙阎乃幬锇悬c(diǎn)中，最主要的就是蛋白質(zhì)，所以在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，誰更了解蛋白質(zhì)，誰就能率先找到重大疾病治療的突破口，以此針對性更強(qiáng)地研發(fā)新的藥物，如此，蛋白質(zhì)組學(xué)就好比是開啟精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的一把鑰匙。
蛋白質(zhì)組學(xué)+AI 助力精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)發(fā)展
靶向治療是精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的一個重要組成部分，靶向治療即在細(xì)胞分子水平上，針對已經(jīng)明確的癌癥位點(diǎn)來設(shè)計(jì)相應(yīng)的治療藥物，做到精準(zhǔn)治療，該位點(diǎn)就可以是腫瘤細(xì)胞內(nèi)部的一個蛋白分子。而基于多組學(xué)測序數(shù)據(jù)尋找治療靶點(diǎn)，并在患者腫瘤來源的模型中進(jìn)行藥物試驗(yàn)驗(yàn)證，正是目前研發(fā)靶向藥物的有效手段之一。
去年7月，世界知名人工智能團(tuán)隊(duì)DeepMind和歐洲生物信息研究所合作，利用人工智能軟件程序AlphaFold預(yù)測了蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，這被認(rèn)為是本世紀(jì)最重要的科學(xué)突破之一，因?yàn)樗瓿闪巳祟惖鞍踪|(zhì)組98.5%的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測，是人類表達(dá)的幾乎所有的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。隨之，DeepMind也將AlphaFold2的源代碼在《自然》雜志上公開發(fā)布。AlphaFold2的強(qiáng)大之處在于，它不僅可以將一般蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)在幾分鐘內(nèi)破譯，也可以預(yù)測一個由2180個氨基酸相連的大蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。AlphaFold2這項(xiàng)新突破，才真正將AI技術(shù)帶入了微觀的生命世界。
西湖歐米創(chuàng)始人、西湖大學(xué)特聘研究員郭天南也表示，“實(shí)際上，AI技術(shù)之于微觀生命世界不僅是一個必要條件，也是一個充分條件。”相比于結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的基因，蛋白質(zhì)則每時每刻都在發(fā)生著變化，繼“蛋白質(zhì)組學(xué)+AI”地進(jìn)一步發(fā)展，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展也將會被提高到另一個層面。
蛋白質(zhì)組學(xué)+AI賦予制藥更多想象空間
生命的表現(xiàn)形式在本質(zhì)上都是蛋白質(zhì)功能的各種體現(xiàn)，只有對生命體內(nèi)蛋白質(zhì)進(jìn)行探索，才能對各種疾病的起因和發(fā)展有更全面的了解，以此找到關(guān)鍵所在并研發(fā)相應(yīng)藥物?？蒲腥藛T也紛紛表示，蛋白質(zhì)組學(xué)驅(qū)動的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)新時代已經(jīng)到來。能否進(jìn)行更進(jìn)一步的探索和發(fā)展，發(fā)現(xiàn)有代表性的藥物靶點(diǎn)并制成有針對性的全新藥物，是所有科研人員所共同期待的。
在精準(zhǔn)醫(yī)療的實(shí)際應(yīng)用中，AI也賦予了制藥更大的想象空間，不同于國內(nèi)的是，國外制藥公司非常重視開發(fā)新的藥物靶點(diǎn)。在AI制藥中，高通量質(zhì)譜技術(shù)是公認(rèn)的實(shí)際使用中的最佳選擇，因?yàn)楦咄抠|(zhì)譜技術(shù)能給數(shù)以萬計(jì)的蛋白質(zhì)“測體重”，并通過精確到小數(shù)點(diǎn)后30位數(shù)的精準(zhǔn)信息去辨別和區(qū)分不同種類的蛋白質(zhì)，然后從中推斷出它是什么蛋白質(zhì)以及有多少量。通過高通量質(zhì)譜技術(shù)獲得蛋白質(zhì)大數(shù)據(jù)之后，將其聯(lián)合AI模型進(jìn)行比對和分析，可建立比藥物篩選更有效地新方法來促進(jìn)藥物的研發(fā)、找到最佳的藥物生產(chǎn)方法。
蛋白質(zhì)組學(xué)+AI 發(fā)展前景光明
在去年AlphaFold完成了人類蛋白質(zhì)組98.5%的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測后，就引起了各界廣泛熱議，除了助力精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，同時也吸引了不少投資者的目光。除了文章開頭所提及的西湖歐米(杭州)生物科技有限公司，在2020年，行業(yè)相關(guān)的企業(yè)還有譜生物宣布完成千萬級Pre-A輪融資、中科新生命宣布完成2億元A輪融資、景杰生物宣布完成5.3億元人民幣的B輪融資等，各界都對“蛋白質(zhì)組學(xué)+AI”表現(xiàn)出了極大興趣。
從目前的趨勢來看，“蛋白質(zhì)組學(xué)+AI”的應(yīng)用，將在精準(zhǔn)醫(yī)療、藥物作用機(jī)制、藥物靶點(diǎn)的確認(rèn)等研究領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用，且蛋白質(zhì)組學(xué)方法已經(jīng)開始被應(yīng)用于一些癌癥治療的臨床研究和診治過程當(dāng)中。更長遠(yuǎn)地想，除了治療癌癥等重大疾病之外，蛋白質(zhì)在與生活中的慢病、代謝類疾病也有緊密關(guān)系，與蛋白質(zhì)組學(xué)相結(jié)合的藥物、食品、保健品等終端產(chǎn)品，均有望早日實(shí)現(xiàn)。可見“蛋白質(zhì)組學(xué)+AI”在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景一片光明！
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