Popular science work
韩国浦项科技大学研究团队利用人工智能(AI)技术,设计出一种“纳米笼”,成功模拟出病毒的复杂结构。它可递送治疗基因,进而成为一种医疗创新平台。这项研究展示了AI在生物医学领域的巨大潜力,特别是在改善基因治疗载体方面。该研究发表在最新一期《自然》杂志上。
病毒具有特殊结构,可以将遗传物质封装在一个球形蛋白质外壳中,这使得它们能够复制并侵入宿主细胞,进而引发疾病。受到这种结构的启发,科学家试图模仿病毒行为,设计出能够递送治疗基因到特定细胞的人造蛋白质“纳米笼”。
现有的“纳米笼”存在一些问题,比如:由于尺寸小,其能携带的遗传物质有限;其简单的结构无法完全再现天然病毒蛋白的多功能性。
为了解决这些问题,研究团队转而使用AI驱动的设计方法。他们不仅捕捉到了大多数病毒所共有的对称性,还重现了那些细微的不对称特征。
基于此,团队首次成功设计出四面体、八面体和二十面体形状的新型“纳米笼”。这些纳米结构由4种不同的人工蛋白质组成,形成一个包含6种独特蛋白质-蛋白质界面的复杂架构。
特别值得一提的是,其中一种直径达到75纳米的二十面体结构,可比传统基因传递载体多装3倍的遗传物质。这意味着,在基因治疗领域,可能会取得显著进展。
为了验证效果,团队使用电子显微镜检查了“纳米笼”的结构,并进行了功能测试。结果显示,“纳米笼”确实按照预期构建了精确的对称结构,并且高效地将治疗有效载荷递送到目标细胞中。这一进展为未来医疗应用奠定了坚实的基础,也为研发更先进、更高效的治疗方法开辟了新途径。