Claude耗时64小时设计出对抗蝎毒的蛋白质结合体

某研发机构依托其自研的大语言模型，成功设计出可中和致命蝎子神经毒素的蛋白质结合体，整个研发过程仅耗时64小时。

研发团队仅为模型提供了初始任务提示及四次后续补充提问，其余核心设计工作几乎完全由大模型自主推进。

为何选择蝎毒作为研究靶点？

全球每年有超过120万人被蝎子蜇伤，其中致死人数超过3250人，死者多为医疗资源匮乏地区的儿童。

蝎毒的致命性源于其含有的神经毒素，这类毒素会强行结合人体神经细胞膜上的钠离子通道，导致神经元异常放电，引发肾上腺素等应激物质大量释放，严重时可直接造成心力衰竭或肺水肿致死。

传统抗毒血清的制作方式极为原始：需捕捉成千上万只蝎子人工挤取毒液，注射至马体内使其产生抗体，再通过抽取马血提纯获得。

这种方法成本高昂、周期长达数月，且一种血清通常仅能应对极少数特定毒素；由于商业利润极低，药企极少投入相关研发，蝎毒相关治疗也成为被忽视的领域。

此前，某金融研究机构向该研发机构提出设想：一群无生物学背景的非专业人士，能否借助AI解决人类健康领域的实际问题？双方达成共识后，启动了利用大模型设计微型蛋白结合体中和蝎毒的项目。

64小时的研发过程

研发团队锁定了来自四个地区的五种蝎毒：墨西哥的Cn2、巴西的Ts1、北非的AaH I与AaH II，以及中东的LqhIII。这五种毒素空间结构相似，但氨基酸序列相似度仅在26%至62%之间。

团队为大模型设定了任务目标、蛋白质设计与折叠工具，以及新颖度、打分和过滤标准；后续工作全部交由模型自主完成。

模型自行检索了蛋白质结构数据库和阿尔法折叠数据库中的毒素结构，为每种毒素筛选出5个关键热点氨基酸位置，作为阻断毒素结合人体钠通道的攻击目标。

在任务启动后的前24小时，模型完全自主运转，期间不仅设计蛋白序列，还自行制定标准过滤掉与已知毒素序列相似的方案；它共筛选了55万余个毒素-蛋白组合的复合物结构，消耗约1万个图形处理器算力时。

模型甚至自行编写邮件，将生成的蛋白质氨基酸序列发送至蛋白质合成外包公司。最终形成的211个候选分子中，包含60个单毒素设计、30个针对两种β家族毒素的设计、30个针对三种α家族毒素的设计，以及91个针对全部五种毒素的多靶点设计。

实验室验证结果

这些候选分子被送至两家第三方实验室进行测试，两家实验室采用了不同的生产体系：一家使用无细胞合成系统，另一家使用人类肾脏细胞进行哺乳动物细胞表达；测试均采用表面等离子体共振技术，实时监测分子结合与解离速度以计算解离常数，解离常数数值越低代表结合越紧密。

团队设定的通过门槛极高：候选分子需在两家实验室的每一次重复实验中成功结合，解离常数需小于或等于1微摩尔，且对无关人体杂蛋白无反应以排除脱靶与假阳性。

最终，17个设计完美达标。其中针对单一毒素的60个设计里，有11个成功，成功率达18%；针对墨西哥蝎毒Cn2的表现最佳，有7个分子成功结合，针对北非AaH II、AaH I、中东LqhIII的成功数分别为4、4、2。

效果最强的两个设计为Cn2-B1和Cn2-B2，它们对Cn2毒素的结合亲和力达到单数字纳摩尔级别；竞争性实验证实，这两个结合体在蝎毒表面抢占的位点，与已知能在小鼠体内中和蝎毒的传统抗体几乎完全一致，大概率可成功阻断毒素侵入人体神经的通道。

当前研究的边界

这项研究存在明确局限：91个针对全部五种毒素的多靶点设计全部未达标，模型设计的分子仅能结合单一种毒素；本次实验测试的是实验室基因工程表达的重组毒素，并非天然提取的毒素；目前仅完成了体外分子结合测试，尚未开展细胞层面的膜片钳电流测试，也未在小鼠活体上验证解毒效果。

研发团队明确表示，这只是蝎毒抗毒药物研发的第一步，不能声称已造出最终药物。不过，行业正在发生变化，有结构生物学研究员评价，计算机数天内设计出紧密结合的分子，实验室数周即可验证，找寻结合蛋白已不再是主要瓶颈；目前，全部211个蛋白质结构、打分及实验室原始数据已完全公开发布。