位于日本名古屋大學(xué)的研究人員創(chuàng)建并改進(jìn)了人工智能(AI)設(shè)計(jì)，以合成一種比現(xiàn)有藥物具有更好結(jié)合親和力的新型胃酸抑制劑。他們的研究成果發(fā)表在《通訊生物學(xué)》雜志上，表明了一種與AI協(xié)作開發(fā)藥物的新方法。
胃酸是食物消化的重要組成部分。然而，當(dāng)胃粘膜分泌失衡時，胃酸可能會引起不適，并在嚴(yán)重情況下導(dǎo)致胃潰瘍和反流性食管炎等疾病。因此，許多人借助胃酸抑制劑來緩解癥狀，大多數(shù)抑制劑的目標(biāo)是胃質(zhì)子泵，這是胃酸分泌的責(zé)任者。這些藥物有助于中和胃酸，為患有胃灼熱和相關(guān)癥狀的人提供緩解。
名古屋大學(xué)藥學(xué)研究院副教授安部和博士和橫島智教授帶領(lǐng)的合作研究小組采用了一種新穎的藥物開發(fā)方法。他們關(guān)注的是胃質(zhì)子泵的空間結(jié)構(gòu)，這是胃壁中的復(fù)雜蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)運(yùn)輸組成胃酸的HCl中的H+質(zhì)子。他們使用“Deep Quartet”，一種人工智能驅(qū)動的藥物發(fā)現(xiàn)平臺，對其進(jìn)行了分析。
利用AI，研究人員設(shè)計(jì)了具有獨(dú)特化學(xué)結(jié)構(gòu)的新型候選化合物，以有效靶向胃質(zhì)子泵。團(tuán)隊(duì)旨在發(fā)現(xiàn)能夠同時結(jié)合多個位點(diǎn)的化合物，提高藥物的整體效果。他們對這些候選化合物進(jìn)行了化學(xué)合成，并使用冷凍電子顯微鏡分析它們與蛋白質(zhì)的結(jié)合結(jié)構(gòu)。然后，這些化合物經(jīng)過進(jìn)一步改進(jìn)，以提高它們的結(jié)合能力。
研究人員使用AI生成了100多種具有獨(dú)特化學(xué)結(jié)構(gòu)的候選化合物。專業(yè)化學(xué)家和結(jié)構(gòu)生物學(xué)家隨后從中選擇最有前途的候選化合物進(jìn)行合成，并測試它們的結(jié)合和抑制胃質(zhì)子泵的能力，最終發(fā)現(xiàn)第六種合成物(DQ-06)的結(jié)合強(qiáng)度比現(xiàn)有參考化合物更強(qiáng)。
安部博士最初對這項(xiàng)技術(shù)持懷疑態(tài)度。他說：“當(dāng)我看到一些奇怪的化學(xué)結(jié)構(gòu)時，包括DQ-02 (第二種被測試的)和相關(guān)化合物時，我很懷疑?！钡俏覀儜岩葾I之所以建議這樣奇怪的化學(xué)物質(zhì)，肯定有原因。我們注意到第一種與第二種相比，具有較窄的結(jié)合位點(diǎn)，因此我們意識到AI在其方法上非?！罢\實(shí)”，針對給定的結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這是靈活的?！?/p>
此外，為了了解結(jié)合機(jī)制，研究小組利用冷凍電子顯微鏡來觀察分子與胃質(zhì)子泵的相互作用。他們發(fā)現(xiàn)結(jié)合強(qiáng)度還有改進(jìn)的空間?；谶@一知識，引入氯原子合成了一種新的化合物DQ-18，從而實(shí)現(xiàn)了更強(qiáng)的結(jié)合。
安部博士說：“雖然結(jié)果證實(shí)了化合物的預(yù)期結(jié)合，但我們發(fā)現(xiàn)化合物的結(jié)合口袋與蛋白質(zhì)之間仍然有些空間?！比绻覀兲钛a(bǔ)這些空白，化合物將更“緊密”地適合口袋，從而實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的結(jié)合。”
這種創(chuàng)新方法導(dǎo)致了一種結(jié)合親和力幾乎比胃酸抑制劑原型化合物SCH28080高出10倍的化合物的產(chǎn)生。安部博士認(rèn)為，這表明了人類與AI協(xié)作在藥物發(fā)現(xiàn)中的重要性。
他說：“我們可以看到AI在創(chuàng)建治療方案方面是有用的，但并非完全或自動?！蔽覀兪褂肁I進(jìn)行基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)，這是人類不擅長的。但我們選擇了真正的候選化合物進(jìn)行合成，最終我們用自己的雙手改進(jìn)了它。我們高效地利用AI來解決我們不擅長的問題。但我認(rèn)為，至少目前來說，需要人類的知識來做出最終決定?！?/p>
他們的研究代表了藥物開發(fā)的重大進(jìn)步，為胃酸相關(guān)疾病提供了更高效和可靠的治療方法，并激發(fā)了藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域新的思路。研究人員與人工智能的合作展示了AI作為一種協(xié)作工具，與科學(xué)家一起革新醫(yī)藥界，改善人類健康的潛力。
本文譯自 medicalxpress，由 BALI 編輯發(fā)布。
（免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請進(jìn)一步核實(shí)，并對任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對有關(guān)資料所引致的錯誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。
任何單位或個人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時，應(yīng)及時向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實(shí)情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。 ）
