西雅圖蛋白質(zhì)工程師AaronChevalier預(yù)測：分子折紙技術(shù)會是藥物研發(fā)的未來。

　　他和他的華盛頓大學(xué)團(tuán)隊(duì)用了大量時(shí)間設(shè)計(jì)出錯(cuò)綜復(fù)雜的折疊氨基酸鏈來創(chuàng)造自然界不存在的分子。他們的目標(biāo)是：創(chuàng)造一個(gè)蛋白質(zhì)分子，讓它和致病病毒結(jié)合，從而達(dá)到阻止病毒感染細(xì)胞的目的?；蛘呤莿?chuàng)造一個(gè)可以有效阻止蛋白質(zhì)過敏的蛋白質(zhì)分子。

　　“你可以想象出一種場景，我們利用設(shè)計(jì)出來的蛋白質(zhì)研發(fā)制造所有的藥物和疫苗。”華盛頓大學(xué)蛋白質(zhì)研究所所長DavidBaker說。

　　困難與發(fā)展并存的蛋白質(zhì)工程

　　當(dāng)然，困難與發(fā)展并存：其一，目前尚不清楚我們的免疫系統(tǒng)是否接受外來的新蛋白質(zhì)，身體可能會產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)；其二，即使是這些蛋白質(zhì)在電腦上顯示反應(yīng)正常，可能到了身體里由于未知原因它就失效了。實(shí)際上，要想讓這些設(shè)計(jì)出來的蛋白質(zhì)成為我們的藥柜，還需一些時(shí)間。

　　Baker說：“像其他的藥物一樣，在這些蛋白質(zhì)應(yīng)用到人體之前必須要經(jīng)過臨床測試。”

　　張陽，密歇根大學(xué)生物化學(xué)教授，也是蛋白質(zhì)工程專家。他認(rèn)為Baker的工作是有希望的，不過要把一個(gè)理論設(shè)計(jì)出來的蛋白質(zhì)賦予治療疾病的功能，還需要很長時(shí)間。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)不僅有其特定的作用，還需要與整個(gè)身體的機(jī)能互動。

　　“這個(gè)過程很復(fù)雜，不僅僅是考慮蛋白質(zhì)之間相互作用，還有副作用問題，環(huán)境對蛋白質(zhì)功能影響的問題以及蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄和翻譯的問題等等。”張陽說道。

　　夏日的一個(gè)下午，Chevalier向參觀實(shí)驗(yàn)課的學(xué)生展示了蛋白質(zhì)折疊的原理，在電腦上顯示把一個(gè)平面的蛋白質(zhì)分子折疊成杯裝的蛋白質(zhì)分子，之后又給展開成平面。他說：“這個(gè)過程是復(fù)雜的，但是將設(shè)計(jì)出來蛋白質(zhì)用于治療疾病會更加的困難。”

　　“這不是簡單的弄清楚如何將蛋白質(zhì)分子折疊出杯子的形狀，就像你制造一個(gè)杯子的時(shí)候，重點(diǎn)是在它堅(jiān)硬、耐用的特性以及可以盛水的功能。對于設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)，我們不僅在意它的形狀，更在乎功能和穩(wěn)定性。”Chevalier說。

　　人的身體內(nèi)含有千千萬萬個(gè)蛋白質(zhì)，它不僅是身體的重要組成部分也是體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體，能使物質(zhì)在細(xì)胞和生物體內(nèi)自由、準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)移，準(zhǔn)確度可以和瑞士表媲美。與Baker合作的蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院有機(jī)化學(xué)教授DonHilvert說：“蛋白質(zhì)工程的目的是設(shè)計(jì)出新的蛋白質(zhì)進(jìn)行疾病治療。”

　　計(jì)算所有的組合方式

　　過去，科學(xué)家們利用他們在熱力學(xué)和生物化學(xué)上的知識，結(jié)合一些直覺、試驗(yàn)和甚至是錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)結(jié)果，來尋找潛在的藥物。現(xiàn)在，Baker的團(tuán)隊(duì)可以利用軟件程序搭建所需的蛋白質(zhì)模型，并標(biāo)明蛋白質(zhì)的大小、形狀、化學(xué)性質(zhì)和工作方式。同時(shí)，Rosetta軟件可以為他們提供大量的備選方案用于測試。

　　在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室里，產(chǎn)品開發(fā)工程師、蛋白質(zhì)工程師目不轉(zhuǎn)睛地盯著屏幕，利用Rosetta進(jìn)行蛋白質(zhì)模型的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。這個(gè)軟件可以識別海量的氨基酸組合，可以找到所需形狀、大小、化學(xué)性質(zhì)的蛋白質(zhì)。理論上，這是可實(shí)現(xiàn)的，且不違反物理規(guī)律。

　　不過，產(chǎn)品開發(fā)管理調(diào)查員NeilKing表示：“這完全是計(jì)算機(jī)的想象。”

　　由于Rosetta可以快速模擬大量分子，Baker和團(tuán)隊(duì)還在7月《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇相關(guān)文章。主要講述他們研究內(nèi)容：藥物的“分子類型”，一共發(fā)布了10種類型，全是自然界沒有的分子。

　　一旦Rosetta完成蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)，科學(xué)家就會對蛋白質(zhì)進(jìn)行測試。然后在線查找必須的DNA序列，并把這些DNA序列植入細(xì)菌或者酵母菌進(jìn)行轉(zhuǎn)錄翻譯得到新的蛋白質(zhì)。

　　Chevalier基于病毒抗體設(shè)計(jì)出蛋白質(zhì)，這類蛋白質(zhì)通過鎖定人體細(xì)胞中的病毒達(dá)到更好的治療效果。同時(shí)Rosetta軟件會給Chevalier一些備選的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，以減輕工作量。接下來的挑戰(zhàn)是需要向人們證明他的設(shè)計(jì)是有效的。

　　Chevalier說：“如果考慮抗體的特性，會發(fā)現(xiàn)它可以通過血液循環(huán)在人體循環(huán)，設(shè)計(jì)時(shí)無需考慮冷凍狀態(tài)下儲藏運(yùn)輸，不用考慮大量生產(chǎn)、溶解性以及提煉濃縮等問題。”Chevalier希望他可以從零開始，創(chuàng)造出擁有這些特性的蛋白質(zhì)，以此成為價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的新藥。

　　雖然目前為止Chevalier還沒有成功，但是他已經(jīng)在老鼠身上試驗(yàn)了一種高度穩(wěn)定的蛋白質(zhì)。在今年二月份發(fā)表的文章中指出，這種蛋白質(zhì)可以預(yù)防流感。

　　實(shí)驗(yàn)室的工作資金主要靠政府和非營利機(jī)構(gòu)贊助，但是現(xiàn)在Chevalier和Baker得到日本武田制藥株式會社的資助，并成立了一家名為Virvio的公司，進(jìn)一步發(fā)展他們的事業(yè)。