AI多肽生成与人工合成是当前生物医药领域的前沿技术方向,结合了合成生物学、计算化学和人工智能的交叉创新。以下是关键技术与应用进展的
一、AI多肽生成技术
1. 序列设计
AI模型(如TransSAFP、EvoBind)可通过目标蛋白的氨基酸序列直接生成功能性多肽,无需依赖已知配体结构,实现“盲设计”。例如西湖大学团队开发的TransSAFP模型,能预测多肽自组装行为及抗菌活性,效率较传统方法提升百亿倍。
生成式AI(如GRU变分自编码器)可将氨基酸序列编码为“潜空间向量”,通过算法生成数百万条候选序列并筛选最优解,将设计周期从数月缩短至小时级。
2. 功能优化
AI可设计双靶点多肽(如同时靶向GCGR/GLP1R的环肽),甚至意外发现跨靶点活性。
通过迁移学习预测多肽的抗菌、抗病毒等生物功能,例如MetaNovas公司开发的AI双环肽已获INCI认证,用于抗衰老护肤。
3. 结构预测
结合AlphaFold等工具预测多肽-靶点复合物结构,提升结合精度。例如百度智能云与中晟全肽合作开发的系统,可精准设计GPCR靶向多肽的激动剂/拮抗剂。
二、多肽人工合成技术
1. 主流方法
固相合成法:基于树脂载体逐步连接氨基酸,适用于短肽(<50个氨基酸)。
液相合成法:通过溶液缩合反应构建肽链,适合中长肽段。
生物合成法:利用酶催化或代谢工程实现规模化生产,如瑞德林公司的谷胱甘肽生物合成技术。
2. 技术挑战
传统化学合成存在副产物多、长肽纯度低等问题,需通过片段连接或环化修饰提升稳定性。
生物合成需优化酶工程和发酵工艺,以降低成本(如瑞德林将多肽原料生产成本降低60%以上)。
三、应用领域
1. 医药:AI设计的抗菌肽可解决耐药性问题,双靶点环肽用于代谢疾病治疗。
2. 护肤:即时祛皱多肽(如芋螺肽、乙酰基六肽-8)通过抑制神经信号减少表情纹。
3. 材料:自组装多肽用于生物相容性材料开发,如人工组织构建。
四、产业动态
企业案例:呈元科技、MetaNovas等公司通过AI加速多肽药物研发,获资本青睐;成都佩德生物建立全球最大动物毒液多肽库,结合AI筛选新靶点。
政策支持:深圳等城市将合成生物产业纳入重点集群,推动多肽产业化。
未来,随着AI模型(如HelixFold3)与合成技术的融合,多肽研发将向“精准定制”和“高效量产”方向加速发展。