西雅圖蛋白質(zhì)工程師AaronChevalier預測：分子折紙技術(shù)會(huì )是藥物研發(fā)的未來(lái)。

　　他和他的華盛頓大學(xué)團隊用了大量時(shí)間設計出錯綜復雜的折疊氨基酸鏈來(lái)創(chuàng )造自然界不存在的分子。他們的目標是：創(chuàng )造一個(gè)蛋白質(zhì)分子，讓它和致病病毒結合，從而達到阻止病毒感染細胞的目的?；蛘呤莿?chuàng )造一個(gè)可以有效阻止蛋白質(zhì)過(guò)敏的蛋白質(zhì)分子。

　　“你可以想象出一種場(chǎng)景，我們利用設計出來(lái)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(cháng)DavidBaker說(shuō)。

　　困難與發(fā)展并存的蛋白質(zhì)工程

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

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

　　張陽(yáng)，密歇根大學(xué)生物化學(xué)教授，也是蛋白質(zhì)工程專(zhuān)家。他認為Baker的工作是有希望的，不過(guò)要把一個(gè)理論設計出來(lái)的蛋白質(zhì)賦予治療疾病的功能，還需要很長(cháng)時(shí)間。因為蛋白質(zhì)不僅有其特定的作用，還需要與整個(gè)身體的機能互動(dòng)。

　　“這個(gè)過(guò)程很復雜，不僅僅是考慮蛋白質(zhì)之間相互作用，還有副作用問(wèn)題，環(huán)境對蛋白質(zhì)功能影響的問(wèn)題以及蛋白質(zhì)轉錄和翻譯的問(wèn)題等等。”張陽(yáng)說(shuō)道。

　　夏日的一個(gè)下午，Chevalier向參觀(guān)實(shí)驗課的學(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(kāi)成平面。他說(shuō)：“這個(gè)過(guò)程是復雜的，但是將設計出來(lái)蛋白質(zhì)用于治療疾病會(huì )更加的困難。”

　　“這不是簡(jiǎn)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)是在它堅硬、耐用的特性以及可以盛水的功能。對于設計的蛋白質(zhì)，我們不僅在意它的形狀，更在乎功能和穩定性。”Chevalier說(shuō)。

　　人的身體內含有千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)蛋白質(zhì)，它不僅是身體的重要組成部分也是體內物質(zhì)運輸的載體，能使物質(zhì)在細胞和生物體內自由、準確地轉移，準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)院有機化學(xué)教授DonHilvert說(shuō)：“蛋白質(zhì)工程的目的是設計出新的蛋白質(zhì)進(jìn)行疾病治療。”

　　計算所有的組合方式

　　過(guò)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，結合一些直覺(jué)、試驗和甚至是錯誤實(shí)驗結果，來(lái)尋找潛在的藥物?，F在，Baker的團隊可以利用軟件程序搭建所需的蛋白質(zhì)模型，并標明蛋白質(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。

　　在計算機實(shí)驗室里，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工程師、蛋白質(zhì)工程師目不轉睛地盯著(zhù)屏幕，利用Rosetta進(jìn)行蛋白質(zhì)模型的設計與改進(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)現的，且不違反物理規律。

　　不過(guò)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)管理調查員NeilKing表示：“這完全是計算機的想象。”

　　由于Rosetta可以快速模擬大量分子，Baker和團隊還在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?jì)热荩核幬锏?ldquo;分子類(lèi)型”，一共發(fā)布了10種類(lèi)型，全是自然界沒(méi)有的分子。

　　一旦Rosetta完成蛋白質(zhì)設計，科學(xué)家就會(huì )對蛋白質(zhì)進(jìn)行測試。然后在線(xiàn)查找必須的DNA序列，并把這些DNA序列植入細菌或者酵母菌進(jìn)行轉錄翻譯得到新的蛋白質(zhì)。

　　Chevalier基于病毒抗體設計出蛋白質(zhì)，這類(lèi)蛋白質(zhì)通過(guò)鎖定人體細胞中的病毒達到更好的治療效果。同時(shí)Rosetta軟件會(huì )給Chevalier一些備選的蛋白質(zhì)結構，以減輕工作量。接下來(lái)的挑戰是需要向人們證明他的設計是有效的。

　　Chevalier說(shuō)：“如果考慮抗體的特性，會(huì )發(fā)現它可以通過(guò)血液循環(huán)在人體循環(huán)，設計時(shí)無(wú)需考慮冷凍狀態(tài)下儲藏運輸，不用考慮大量生產(chǎn)、溶解性以及提煉濃縮等問(wèn)題。”Chevalier希望他可以從零開(kāi)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，結構穩定的新藥。

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

　　實(shí)驗室的工作資金主要靠政府和非營(yíng)利機構贊助，但是現在Chevalier和Baker得到日本武田制藥株式會(huì )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)。