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全世界每年因毒蛇咬伤丧命者高达10万人,伤残者更是不计其数。然而,作为治疗毒蛇咬伤的标准治疗,抗蛇毒血清的制造方法在过去1个世纪几乎没有变化,即:将毒液注射入动物体内,然后采集其产生的抗体并提纯。2025年1月17日,《Nature》杂志报道了研究人员提出另一种更快速、更经济、更有效的方法,即利用人工智能(AI)开发合成抗蛇毒血清,该方法有望取得重要成果。

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科技导报 | 科技新闻 2025,43(3): 11-12
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人工智能设计的小蛋白可中和蛇毒毒素——科学家利用人工智能设计出成本更低、起效更快、疗效更强的抗蛇毒血清
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Wilcox Christie
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Wilcox Christie
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出版时间: 2025-02-13
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全世界每年因毒蛇咬伤丧命者高达10万人,伤残者更是不计其数。然而,作为治疗毒蛇咬伤的标准治疗,抗蛇毒血清的制造方法在过去1个世纪几乎没有变化,即:将毒液注射入动物体内,然后采集其产生的抗体并提纯。2025年1月17日,《Nature》杂志报道了研究人员提出另一种更快速、更经济、更有效的方法,即利用人工智能(AI)开发合成抗蛇毒血清,该方法有望取得重要成果。

Wilcox Christie. 人工智能设计的小蛋白可中和蛇毒毒素——科学家利用人工智能设计出成本更低、起效更快、疗效更强的抗蛇毒血清. 科技导报, 2025 , 43 (3) : 11 -12 .
Wilcox Christie. Science & Technology Review, 2025 , 43 (3) : 11 -12 .
印度科学学院毒液研究员Kartik Sunagar(未参与该项研究)表示,“我认为这是一种极具潜力的方法,非常适用于蛇咬伤治疗方案的设计”。蛇毒是一种毒素混合物,目前,利用AI设计的抗蛇毒血清仅针对其中部分毒素进行了测试。但与传统的抗蛇毒血清相比,新型抗蛇毒血清的制造和储存更加简单,并且有望应用于尚无对应疗法的毒素。
在这项新研究中,研究人员使用了AI程序RFdiffusion设计的“黏合剂”小蛋白。该程序由诺贝尔奖得主、来自华盛顿大学的David Baker及其团队共同开发,能够根据特定需求创造全新的蛋白质结构。在本研究中,这些蛋白质被设计用于特异性结合蛇毒素。Baker表示,“从最初依赖动物的免疫系统提取血清,到如今能够利用计算机制造血清,可以说,这是一次全新的突破”。Baker等称,与传统抗体相比,这种蛋白尺寸更小,制造更简单、成本更低,同时还有许多其他优势,包括更容易穿透组织以到达靶点。
该项目源自丹麦技术大学医学生物技术专家、专注研究蛇咬伤疗法的Timothy Jenkins读到的一篇论文,内容是关于利用RFdiffusion设计蛋白质。据回忆,他对论文中报告的高蛋白质结合率表示“十分怀疑”,但在抗蛇毒治疗方面“认为其或许值得一试”。于是,他与Baker取得联系,询问其团队是否有兴趣参与研究。
Jenkins并不知道,当时师从Baker的博士生(现为博士后)Susana Vázquez Torres,已经向Baker提出关于黏合剂可以中和蛇毒毒素的想法。她回忆道,Baker当时认为这种方法“难以实现”。而在与Jenkins取得联系后,Baker准备一试,Vázquez Torres也积极投入研究工作。Baker称,她很快便开始报告研究结果,并消除了此前的诸多疑虑。Jenkins表示,“这种心态上的转变非常有趣”。
Vázquez Torres研究的第一批黏合剂完全中和了三指毒素。在眼镜蛇等许多剧毒蛇类的蛇毒毒素中,三指毒素是最致命的种类之一。无论是先与毒素混合(开发潜在抗蛇毒血清的标准测试),还是在15 min后注射(模拟实际咬伤),测试结果均表明,黏合剂比抗体更有效地保护细胞和小鼠,而且未观察到任何明显的不良反应。她兴奋地表示,“一切都立刻奏效了”。
斯克利普斯研究所的科学家Irene Khalek也致力于研发蛇咬伤的创新疗法。她认为,黏合剂的热稳定性是一项关键优势。蛇咬伤高发地区大多气候温暖、地处偏远,冷链设施不足,而目前的抗蛇毒血清(以及普通抗体)需要低温储存,因此难以随身携带。Khale称,黏合剂无需依赖冰箱或冷冻箱,甚至可以保存在类似肾上腺素笔的注射器中,有助于受害者及时获得治疗,挽救生命和肢体。
Khale指出,黏合剂的成本也可能更低。目前,治疗一次蛇咬伤所需的抗蛇毒血清成本高达数万美元,生产周期长达数月。她解释道,“制造抗蛇毒血清必须不断提取蛇的毒液,采集动物的血清,但最终得到的有效抗体微乎其微”。Jenkins补充道,新型抗蛇毒血清一旦完成设计,生产仅需几周时间。他指出,这种新型血清可以采用细菌或酵母实现大规模生产,“最终产品的价格有望保持在非常低的水平”。
诚然,对毒液中的一种成分进行中和,可能并不足以预防伤残或拯救患者生命。事实上,当研究人员使用眼镜蛇的全部毒液对黏合剂进行测试时,细胞存活率从100% 下降至70%~90%。此外,在对小鼠注射黑颈射毒眼镜蛇(Naja nigricollis)(这种眼镜蛇会造成削弱身体机能的组织损伤)毒液的测试中,研究人员还发现黏合剂无法缩小病变范围。Vázquez Torres和Jenkins正在规划下一步研究哪些毒素,以设计出黏合剂“鸡尾酒疗法”,用以治疗最危险的蛇毒。
然而,即使黏合剂可以像中和三指毒素一样有效对抗其他毒素,在进行人体测试前,仍需解决诸多问题。Sunagar补充道,与所有潜在的新药一样,最稳妥的做法是在临床试验结果公布之前保持理性预期。“这些药物对人体的作用仍需进一步观察。”
(译自《Science》,2025,387(6731))

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2025年第43卷第3期
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  • 首发时间:2025-07-31
  • 出版时间:2025-02-13
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种数
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占总种数比例
Percentage of total
species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae 2 11 5.26 鹅膏菌属 Amanita 10 4.78
小菇科 Mycenaceae 2 12 5.74 丝盖伞属 Inocybe 5 2.39
多孔菌科 Polyporaceae 8 14 6.70 蜡蘑属 Laccaria 5 2.39
红菇科 Russulaceae 3 23 11.00 小皮伞属 Marasmius 6 2.87
小菇属 Mycena 11 5.26
光柄菇属 Pluteus 5 2.39
红菇属 Russula 17 8.13
栓菌属 Trametes 5 2.39
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