摘要：科学家们开创了一种使用新设计的蛋白质对抗蛇毒的突破性方法，为更有效、更易于获取和更实惠的抗蛇毒解决方案带来了希望。通过利用先进的计算技术和深度学习，这种创新方法已经在中和致命毒素方面显示出良好的效果，有可能改变抗蛇毒血清的开发，并为应对其他被忽视的疾病提供新的

科学家们开创了一种使用新设计的蛋白质对抗蛇毒的突破性方法，为更有效、更易于获取和更实惠的抗蛇毒解决方案带来了希望。通过利用先进的计算技术和深度学习，这种创新方法已经在中和致命毒素方面显示出良好的效果，有可能改变抗蛇毒血清的开发，并为应对其他被忽视的疾病提供新的策略。

科学家设计出新的蛋白质——与自然界中发现的任何蛋白质都不一样——可以中和蛇毒中一些最有毒的成分。利用先进的深度学习和计算方法，研究人员开发出这些蛋白质，与现有的抗蛇毒血清相比，它们有可能创造更安全、更实惠、更广泛使用的治疗方法。

据世界卫生组织统计，每年有超过 200 万人遭受蛇咬伤，超过 10 万人死亡，30 万人出现严重并发症，包括肢体畸形、截肢和其他长期残疾。蛇咬伤负担最重的地区是撒哈拉以南非洲、南亚、巴布亚新几内亚和拉丁美洲，这些地区获得有效治疗的机会往往有限。

这项旨在改进抗蛇毒疗法的开创性计算生物学研究由华盛顿大学医学蛋白质设计研究所和丹麦技术大学的科学家领导。他们的研究结果于 1 月 15 日发表在《自然》杂志上。

该论文的主要作者是华盛顿大学医学院生物化学系和华盛顿大学生物物理研究生项目的 Susana Vazquez Torres。她的家乡是墨西哥克雷塔罗，靠近蝰蛇和响尾蛇的栖息地。她的职业目标是发明新药，用于治疗被忽视的疾病和伤害，包括蛇咬伤。

Susana Vazques Torres 在西雅图华盛顿大学蛋白质设计医学研究所进行新药开发研究。图片来源：Ian Haydon/华盛顿大学蛋白质设计医学研究所

眼镜蛇咬伤的挑战

她的研究团队还包括来自英国和丹麦的蛇咬伤研究、药物和诊断以及热带医学领域的国际专家，他们集中精力寻找中和某些眼镜蛇毒液的方法。眼镜蛇是一大群毒蛇，其中包括眼镜蛇和曼巴蛇，它们生活在热带和亚热带地区。

大多数眼镜蛇物种都有两颗小毒牙，形状像浅针。在顽强的咬伤过程中，毒牙可以从蛇颌后部的腺体中注入毒液。毒液的成分包括可能致命的三指毒素。这些化学物质通过杀死细胞来损害身体组织。更严重的是，通过中断神经和肌肉之间的信号，三指毒素会导致瘫痪和死亡。

当前治疗的局限性

目前，治疗眼镜蛇毒蛇咬伤的方法是使用从已对蛇毒素免疫的动物血浆中提取的抗体。生产抗体的成本很高，而且它们对三指毒素的有效性有限。这种治疗还会产生严重的副作用，包括导致患者休克或呼吸窘迫。

“开发新药的努力一直很缓慢，也很费力，”Vazquez Torres 指出。

Suzana Vazquez Torres 在西雅图华盛顿大学蛋白质设计医学研究所的实验室里拿着一个 3D 打印的蛋白质模型。图片来源：Ian Haydon/华盛顿大学蛋白质设计医学研究所

研究人员使用深度学习计算方法试图加快发现更好的治疗方法。他们创造了新的蛋白质，通过与三指毒素化学物质结合来干扰它们的神经毒性和细胞破坏特性。

通过实验筛选，科学家们获得了具有热稳定性和高结合亲和力的蛋白质的设计。实际合成的蛋白质在原子水平上与深度学习计算机设计几乎完全匹配。

在实验室培养皿中，设计的蛋白质有效地中和了所测试的所有三种三指毒素亚家族。当给老鼠服用时，设计的蛋白质保护了动物免受可能致命的神经毒素的侵害。

设计蛋白质具有关键优势。它们可以通过重组 DNA 技术制造，质量稳定，无需通过动物免疫。 （在这种情况下，重组 DNA 技术是指科学家采用实验室方法，采用计算设计的新蛋白质蓝图并合成该蛋白质。）

此外，与抗体相比，针对蛇毒素设计的新蛋白质很小。它们较小的尺寸可能允许更大程度地渗透到组织中，从而快速抵消毒素并减少损害。

除了开辟开发抗蛇毒血清的新途径外，研究人员认为计算设计方法还可用于开发其他解毒剂。这种方法还可能用于发现治疗治疗不足的疾病的药物，这些疾病影响着科研资源极其有限的国家。

“计算设计方法可以大大降低开发被忽视的热带疾病疗法的成本和资源需求，”研究人员指出。

编译自/scitechdaily

来源：cnBeta