行业动态

“蛋白质是大自然中美丽而神秘的奇迹。”诺贝尔化学奖得主 David Baker 博士在西雅图市中心亚马逊会议中心的一场募捐活动上这样形容道。“多年来，我们所了解的蛋白质都来自自然界。而在过去十年，我们已经学会了如何设计全新的蛋白质，用以解决人类面临的种种问题。”

Baker 是华盛顿大学蛋白质设计研究所主任，也是霍华德·休斯医学研究所研究员。他因开创性地设计新型蛋白质，并推动其在药物、疫苗、纳米材料、生物传感器等多个领域的应用，而荣获 2024 年诺贝尔化学奖。

在获奖一周年之际，Baker 作为主旨演讲嘉宾，出席了由“科学家成就奖励”（Achievement Rewards College Scientists, ARCS）基金会西雅图分会于 10 月 9 日举办的年度筹款晚宴——“点燃科学之夜”（A Night to Ignite Science）。今年的活动共筹得 130 万美元，用于资助在当地攻读理工科博士学位的学生。

ARCS 基金会成立于 1958 年。目前，该基金会已在全美建立 15 个地方分会。西雅图分会成立于 1978 年，迄今已支持超过 1650 名研究生。目前，该分会在华盛顿大学资助 114 个奖学金名额，在华盛顿州立大学资助 30 个。每个 ARCS 奖学金的资助金额为 2.25 万美元（每年 7500 美元，共三年），可自由支配，用于研究生的生活费、搬迁等支出。

“今晚，我们面临一个严峻的现实：科研经费的锐减，正威胁着那些将引领未来发现的年轻学者的机会。”ARCS 西雅图分会主席 Margaret Breen 在开场致辞中表示，“正如 ARCS 基金会诞生于国家面临紧迫挑战的时刻，如今，我们也必须再次挺身而出。”

“现在的科研资金环境极其不确定。这对研究生很艰难，对新晋教师同样如此。”Baker 补充道，“资助学生的同时，也是在支持新教师的发展。”

几近攻克的难题

Baker 获诺奖当天早晨，自己醒来时发现手机上堆满了朋友、家人和同事的消息，其中不少来自已经得知消息的美国东海岸。虽然西雅图的科学家们通常起得不早，但那天早上九点，实验室已经人满为患，大家准备在 Baker 踏入实验室的那一刻爆发出掌声。他的博士生、ARCS 学者、医学博士/博士连读生 Jeremiah Sims 博士回忆道。

“那是我在实验室里最喜欢的一天之一，因为我们庆祝的不仅是 Baker 的成就，更是他那种平易近人的人格魅力。”Sims 在介绍 Baker 的演讲时说，“Baker 擅长把拥有疯狂想法的人连接在一起，而当这些想法成功时，那真是太酷了。”

在博士研究期间，Sims 研发出一种可有效治疗尼帕（Nipah）病毒和亨德拉（Hendra）病毒感染的疗法——这两种人畜共患病毒的致死率高达 40% 至 75%。目前，他正与美国国立卫生研究院（NIH）合作，推动该疗法进入药物研发的下一个阶段。

在另一项研究中，Sims 建立了一个高通量蛋白筛选管线，可同时验证数以万计的蛋白设计，大幅缩短了实验验证周期，为长期受限于成本和时间的蛋白设计领域带来了突破。

“这两个难题之所以‘几乎被攻克’，都要归功于此刻与我同台的这位年轻人。”Baker 带头为 Sims 鼓掌。

AI赋能的“从零造蛋白”革命

Sims 所在的 Baker 实验室共有百余名研究人员，他们利用团队自研的 AI 模型——RFdiffusion，在计算机上“从零设计”蛋白质。该模型基于扩散模型（diffusion framework），灵感来自图像生成 AI，能够模拟蛋白质分子结构的生成过程。

Baker 在演讲中还介绍了实验室最新成果：他们设计出一种可控的分子开关（on/off switch），能够用于可调节的癌症免疫疗法。这项研究数周前刚发表于 Nature。在药物作用中，高亲和力结合往往能带来强效反应，但其解离速度极慢（可能需数小时），一旦出现副作用便难以及时停止。

Baker 团队的研究生 Adam Broerman 设计的新型分子开关，使结合体的解离速度提升了高达 6000 倍。这项成果标志着蛋白质设计从“热力学稳定性”的结构生成，迈向“动力学速率”调控的新阶段。

今年 7 月，Baker 实验室又宣布实现了针对无序蛋白的高亲和力结合设计——这类蛋白占人类蛋白组的一半以上，却长期被认为难以成为药物靶点。该研究由博士后研究员 Kejia Wu 和 Caixuan Liu 博士主导，采用基于氨基酸序列的算法，无需结构信息即可预测结合位点，为药物研发开辟出新的巨大空间。

在成功靶向的多种内在无序蛋白质中，包括与慢性疼痛相关的阿片受体强啡肽、与乳腺癌相关的 DNA 修复蛋白 BRCA1 的一种变体，以及胰岛淀粉样多肽——针对该激素设计的结合剂已被证明能够溶解与 2 型糖尿病相关的淀粉样纤维。

截至目前，ARCS 基金会西雅图分会已在 2025 年颁发了 952,500 美元的奖学金。该非营利组织已准备好再次成功筹款，继续履行其支持下一代科学家的使命。 

免责声明：本文旨在传递合成生物学最新讯息，不代表平台立场，不构成任何投资意见和建议，以官方/公司公告为准。本文也不是治疗方案推荐，如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。