我國科研人員發布可讓蛋白質“定向進化”的大模型

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IT 之家 3 月 22 日消息，作為生物體的基本組成部分，蛋白質廣泛存在于人們生產生活中。

上海交通大學特聘教授洪亮團隊今日發布了蛋白質設計大模型 Venus，能完成蛋白質從序列到功能的預測，實現了從 " 大海撈針 " 到精準設計，讓蛋白質實現功能的 " 定向進化 "。

據介紹，Venus 設計的多款蛋白質已進入產業化階段，例如活性高、穩定性強、產物純的 PET 降解酶，用于超敏檢測診斷的高活性鹼性磷酸酶等。

洪亮團隊将 AI 與蛋白質設計與改造相結合，建立了全球最大的蛋白質數據集，基于該數據集訓練的模型，可以精準、高效地預測、設計蛋白質的功能，把蛋白質生產由 " 緩慢地試錯 " 變為 " 高效率的精準設計 "。

洪亮表示，" 數據是大模型的基礎，我們建立了包含數十億條蛋白質序列的數據集，覆蓋從常規地表生物到極端環境微生物的蛋白質序列信息，其中數億條蛋白質序列具有功能标籤。"

洪亮團隊借助該模型結合少量溼實驗閉環迭代驗證，成功為國内生長激素龍頭金賽藥業實現單網域抗體耐鹼性改造，只用不到一年的時間就将普通單網域抗體耐鹼性提升 4 倍，每年為金賽藥業節約上千萬元成本。該成果已實現多個批次 5000 升放大生產，成為全球首款由大模型設計并規模化生產的蛋白質產品。

另一項 Venus 系列模型的創新應用則是對某體外診斷頭部公司鹼性磷酸酶（ALP）的改造項目。ALP 因高穩定性和靈敏度被廣泛用作标記酶，其活性越高，檢測靈敏度越高，從而能夠檢測到極低的生物标志物，但提升 ALP 的活性一直是一個挑戰。Venus 系列模型成功優化 ALP，使其分子活性超國際頭部公司產品 3 倍，為超敏檢測診斷（如心肌梗塞、阿爾茲海默症）帶來巨大價值。目前，改造後的 ALP 已進入 200L 規模放大生產階段，标志着 Venus 系列模型成功實現產業轉化。

IT 之家注意到，洪亮團隊近期還發布了 VenusMutHub —— 迄今為止首個針對真實應用場景蛋白質突變小樣本數據集，并就此提出蛋白質功能零樣本預測評測标準。相關研究已經發表在 Acta Pharmaceutica Sinica B 期刊上。