新冠肺炎疫情還未散去，猴痘又拉響“警報(bào)”。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月29日，世界衛(wèi)生組織(WHO)發(fā)布疾病信息通報(bào)，將猴痘的全球公共衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為中等。世衛(wèi)組織在通報(bào)中稱，5月13日至26日期間，已有23個(gè)非猴痘流行國(guó)家和地區(qū)向世衛(wèi)組織上報(bào)了257例猴痘確診病例，還有約120例疑似病例。

面對(duì)潛在的疫情風(fēng)險(xiǎn)，一批生物醫(yī)藥相關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始行動(dòng)起來(lái)。

近日，生物計(jì)算平臺(tái)型公司智峪生科就宣布，已發(fā)布了600多個(gè)猴痘蛋白質(zhì)組的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，并進(jìn)行了相關(guān)的蛋白質(zhì)功能注釋。相關(guān)預(yù)測(cè)結(jié)果均通過(guò)公司自主研發(fā)的全棧式蛋白計(jì)算在線平臺(tái)——峪云ZCloud實(shí)現(xiàn)，有望幫助世界各地的科學(xué)家開(kāi)展基于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的猴痘病毒疫苗和藥物設(shè)計(jì)工作。

“我們希望通過(guò)我們的工作加快猴痘疫苗和藥物研發(fā)的進(jìn)展。后續(xù)隨著研究工作的推進(jìn)，我們將不斷更新和公布最新研究成果。”智峪生科CEO王晟博士表示。

火速預(yù)測(cè)“600+”猴痘蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

公開(kāi)信息顯示，猴痘是一種罕見(jiàn)的病毒性人畜共患病(從動(dòng)物傳播給人的病毒)，病人臨床癥狀與天花病人身上所觀察到的癥狀類似，但臨床嚴(yán)重程度較輕。隨著在1980年消滅了天花和隨后停止接種天花疫苗，猴痘成為最嚴(yán)重的痘病毒。

而在此次的猴痘相關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)過(guò)程中，智峪生科選用了2022年5月猴痘流行菌株的基因組全序列（ID:ON563414.2）（參考文獻(xiàn)1），2018年西非（WA）病毒株（猴痘病毒分離物MPXV-UK\U P3，ID:MT903345.1）的整個(gè)蛋白質(zhì)組（參考文獻(xiàn)2），以及1996年剛果盆地（CB）病毒株（猴痘病毒株扎伊爾-96-I-16，ID: NC_003310）的整個(gè)蛋白質(zhì)組（參考文獻(xiàn)3）。

在搭載了AlphaFold2-Batch算法的峪云ZCloud的幫助下，智峪生科快速實(shí)現(xiàn)了對(duì)上述毒株全部蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，合計(jì)產(chǎn)生了600多個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果。據(jù)悉，AlphaFold2-Batch是智峪生科在AlphaFold2基礎(chǔ)上構(gòu)建的嶄新算法，相比原有算法實(shí)現(xiàn)了近2個(gè)數(shù)量級(jí)的異構(gòu)加速，也由此實(shí)現(xiàn)了猴痘病毒相關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的快速預(yù)測(cè)。

另外，對(duì)于每個(gè)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，智峪生科還均使用了團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)研發(fā)的PointSite算法，進(jìn)行了高精度的小分子結(jié)合區(qū)域預(yù)測(cè)標(biāo)注。此次公布的預(yù)測(cè)結(jié)果中，就包含了2018年西非菌株與1996年剛果盆地菌株的蛋白質(zhì)組的功能注釋和分析。

目前，智峪生科已選擇將所有預(yù)測(cè)信息和功能預(yù)測(cè)結(jié)果公開(kāi)，全球科學(xué)家均可在該公司官網(wǎng)獲取相關(guān)信息(https://www.zelixir.com/Monkeypox/index.html)。

在過(guò)去的1周，智峪生科積極探索并建立猴痘病毒預(yù)測(cè)模型，對(duì)猴痘病毒流行進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，并且根據(jù)猴痘的最新情況，更新猴痘預(yù)測(cè)模型，不斷優(yōu)化全球猴痘預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，雖然僅是基于AI計(jì)算預(yù)測(cè)出的蛋白質(zhì)近似結(jié)構(gòu)，但在猴痘病毒全球蔓延的背景下，這些蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)均可能包含新藥或治療藥物的有效位點(diǎn)，對(duì)后續(xù)藥物及疫苗研發(fā)具有十分重要的指導(dǎo)意義，能夠?yàn)槎糁坪锒徊《咀鞒銮袑?shí)貢獻(xiàn)。

以AI計(jì)算掀起生物科技革命

實(shí)際上，針對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)正是智峪生科的“看家本領(lǐng)”之一。

公開(kāi)信息顯示，智峪生科成立于2021年4月，專注蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)技術(shù)并應(yīng)用于靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、藥物設(shè)計(jì)、酶工程、生物合成催化等領(lǐng)域，提供藥物研發(fā)輔助與合成生物學(xué)產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)服務(wù)。

目前，智峪生科已自主打造了完整的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)體系。具體而言，公司打造了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)及研發(fā)輔助設(shè)施峪云ZCloud；搭建蛋白結(jié)構(gòu)計(jì)算一站式工程化解決方案智山ZPod；建設(shè)高通量自動(dòng)化濕實(shí)驗(yàn)平臺(tái)智匯ZBot，顯著提升藥物研發(fā)成功率，形成一個(gè)集基礎(chǔ)設(shè)施、蛋白設(shè)計(jì)服務(wù)、合成生物品三位一體的全產(chǎn)業(yè)鏈高新科技企業(yè)。并據(jù)此在成立不到一年的時(shí)間內(nèi)，連續(xù)獲得了由鼎暉投資和朗煜投資領(lǐng)投的天使輪和高瓴創(chuàng)投領(lǐng)投的PreA輪融資。

其中，在藥物研發(fā)領(lǐng)域，智峪生科基于大數(shù)據(jù)與AI的蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)以及蛋白-配體結(jié)合能計(jì)算與優(yōu)化，可以顯著提升藥物發(fā)現(xiàn)階段的效率。目前，公司就已為近30家客戶完成30W+個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)及研發(fā)輔助服務(wù)。

未來(lái)智峪生科云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)還將加入全自動(dòng)高通量虛擬篩選、基于結(jié)構(gòu)的小分子生成、全自動(dòng)高性能自由能微擾、小分子屬性預(yù)測(cè)等藥物研發(fā)新服務(wù)。

“每一個(gè)模塊都是生物科技研究過(guò)程中的一個(gè)特定步驟，我們希望通過(guò)自研的服務(wù)平臺(tái)將每一個(gè)步驟串聯(lián)起來(lái)，幫助生物醫(yī)藥企業(yè)一鍵完成新藥研發(fā)前的蛋白質(zhì)相關(guān)研究工作。后續(xù)藥企只用參照計(jì)算結(jié)果，即可順暢完成藥物發(fā)現(xiàn)的工作?！蓖蹶刹┦勘硎尽?/p>

在繼續(xù)為廣大生物醫(yī)藥企業(yè)提供新藥研發(fā)過(guò)程中的蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)服務(wù)，夯實(shí)計(jì)算領(lǐng)域CRO公司基礎(chǔ)的同時(shí)，智峪生科也將基于已有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)開(kāi)拓合成生物學(xué)業(yè)務(wù)。

據(jù)透露，通過(guò)純AI計(jì)算和設(shè)計(jì)方法，智峪生科可以在短時(shí)間內(nèi)將醫(yī)藥中間體的酶從天然底物出發(fā)進(jìn)行了改造和設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)顯示，改造后的酶催化活性大約提高了5-7倍，熱穩(wěn)定性也提高了近30度。同時(shí)，還可以對(duì)酶的催化口袋進(jìn)行嫁接和改造，創(chuàng)造出一種此前不存在的通路，通過(guò)純生物法開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品。“這是一套非常通用的技術(shù)，基本上可用于所有的酶和蛋白質(zhì)，而且相對(duì)傳統(tǒng)方法更精準(zhǔn)，速度更快，成本更低?！?/p>

“我們希望通過(guò)計(jì)算理解生命、通過(guò)合成改進(jìn)生命、通過(guò)設(shè)計(jì)重構(gòu)生命，成為世界領(lǐng)先的合成生物學(xué)技術(shù)及產(chǎn)品提供商，為生物科技帶來(lái)一場(chǎng)看得見(jiàn)的革命。”王晟博士表示。

參考資料：

[1]https://virological.org/t/first-draft-genome-sequence-of-monkeypox-virus-associated-with-the-suspected-multi-country-outbreak-may-2022-confirmed-case-in-portugal/799

[2] http://exon.gatech.edu/genemark/genemarks.cgi

[3]https://www.uniprot.org/uniprot/?query=monkeypox%20virus&fil=organism%3A%22Monkeypox+virus+%28strain+Zaire-96-I-16%29+%28MPX%29+%5B619591%5D%22&sort=score

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